《JVM-类文件的结构》学习笔记

第六章 类文件的结构

一.Class类文件的结构

• Class文件是一组以8字节为基础单元的二进制流，各个数据项目严格按照顺序紧凑的排列在Class文件中，中间没有添加任何分隔符，整个Class文件中存储的内容几乎都是程序运行的必要数据，没有空隙存在。
• 遇到8位字节以上的空间的数据项时，会按照高位在前的方式分割成若干个8位字节进行存储。
• Class文件中有两种数据类型，分别是无符号数和表。

二.Class文件结构

1. 魔数

• 每个Class文件的头4个字节称为魔数（Magic Number）
• 作用：确定这个文件是否为一个能被虚拟机接受的Class文件。0xCAFEBABE
• 紧接着魔数的4个字节存储的是Class文件的版本号：第5、6字节是此版本号，第7、8字节是主版本号。

2.常量池

• 常量池入口放置一项u2类型数据，代表常量池容量计数值。容量计数从1开始。比如0x0016代表常量池中有21项常量。
• 常量池中每一项常量都是一个表。14种表有一个共同特点，就是表开始的第一位是一个u1类型的标志位（tag），用于区分常量类型。
• 查看常量池表读取常量，指令：javap。

3.访问标识

• 常量池结束后，紧接着两个字节代表访问标志，用于识别一些类或者接口层次的访问信息，包括：这个Class是类还是接口；是否定义为public类型；是否定义为abstract类型；如果是类的话是否被定义为final等。
• access_flags中一共有16个标志位可用，目前定义了8个；
• access_flags的值为标志位取或运算。比如0x0021是0x0001和0x0020取或,所以0x0021表示ACC_PUBLIC和ACC_SUPER为真。

4.类索引、父类索引与接口索引集合

• 类索引（this_class）和父类索(super_class)引都是一个u2类型的数据，接口索引集合(interfaces)是一组u2类型的数据集合（因为Java不允许多重继承，但是允许实现多个接口）。它们按顺序排列在访问标志之后。

5.字段表集合

• 字段表(field_info)集合用于描述接口或者类中声明的变量。不包括方法内部声明的局部变量。

6.方法表集合

• 与对字段的描述类似。
• 方法里的代码存放在方法属性表集合中名为“Code”的属性中。

7.属性表集合

• 在Class文件、字段表、方法表都可以携带属性表集合，以用于描述某些场景专有的信息。

三、字节码指令

• Java虚拟机的指令由一个字节长度的操作码以及操作数构成。
• 由于限制了Java虚拟机操作码的长度为一个字节（0~255），意味着指令集的操作码总数不可能超过256条。
• 基于栈的指令集架构。

1.字节码与数据类型

• 大多数的指令都包含了其操作所对应的数据类型信息。
• 数据类型多，指令少。指令集非完全独立（即非每种数据类型和每一种操作都有对应指令）。

2.加载和存储指令

• 用于将数据在栈帧中的局部变量表和操作数栈之间来回传输。

3.运算指令

4.类型转换指令

• 宽化类型转换：小范围类型向大范围类型的安全转换。
• 处理窄化类型转换时，必须显式地使用转换指令来完成，这些指令包括：i2b、i2c、i2s…

5.对象创建与访问指令

6.操作数栈管理指令

7.控制转移指令

8.方法调用和返回指令

9.异常处理指令

• 在Java虚拟机中，处理异常（catch语句）不是由字节码指令来实现的，而是采用异常表来完成的。

10.同步指令