Java 源文件Class详解

目录

一、概述

二、参考

---

一、概述

只是对class做一次完整的分析，不涉及理论介绍。

1.源文件

package com.gyw.practice;

public class TestClass{
	private int m;
	public int inc(){
		return m + 1;
	}
}

2.字节流文件

 3.class文件分析

u4 magic;魔数，4个字节：0xCAFEBABE

u2 minor_version;次版本号，2个字节：0x0000(0)

u2 major_version;主版本号，2个字节：0x0034(52)

u2 constant_pool_count;常量池大小，2个字节：0x0013(19) (索引从1开始，左闭右开，18个常量)

cp_info constant_pool[constant_pool_count-1]; cp_info 表，常量池

// 常量池每一项的数据结构
cp_info {  
    u1 tag; // 标识位
    u1 info[]; // 表
}

#1：tag，1个字节，0x0A(10)，CONSTANT_Methodref，类方法符号引用；class_index，2个字节，0x0004(4)，指向#4；name_and_type_index，2个字节，0x000F(15)，指向#15；

info {  
     u1 tag; // 标识位
     u2 class_index; // 类描述索引
     u2 name_and_type_index; // 名称和类型描述索引
}

 #2：tag，1个字节，0x09(9)，CONSTANT_Fieldref，字段符号引用；class_index，2个字节，0x0003(3)，指向#3；name_and_type_index，2个字节，0x0010(16)，指向#16；

info {  
     u1 tag; // 标识位
     u2 class_index; // 类描述索引
     u2 name_and_type_index; // 名称和类型描述索引
}

#3：tag，1个字节，0x07(7)，CONSTANT_Class，类或接口的符号引用；name_index，2个字节，0x0011(17)，指向#17；

CONSTANT_Class_info {  
    u1 tag;
    u2 name_index;
}

#4：tag，1个字节，0x07(7)，CONSTANT_Class，类或接口的符号引用；name_index，2个字节，0x0012(18)，指向#18；

#5：tag，1个字节，0x01(1)，CONSTANT_Utf8，utf8字符串常量；length，2个字节，0x0001(1)，数组大小为1；bytes数组，1个字节，0x6D(109)， ASCII字符m；

总结为：m

CONSTANT_Utf8_info {  
    u1 tag; // 标志位
    u2 length; // bytes数组的长度（多少个8位字节）
    u1 bytes[length]; // 字符串经编码之后的byte数组，编码格式为改进过的UTF-8
}

#6：tag，1个字节， 0x01(1)，CONSTANT_Utf8，utf8字符串常量；length，2个字节，0x0001(1)，数组大小为1；bytes数组，1个字节，0x49(73)， ASCII字符I（大写的 i ）；

总结为：I

 #7：tag，1个字节，0x01(1)，CONSTANT_Utf8，utf8字符串常量；length，2个字节，0x0006(6)，数组大小为6；bytes数组，6个字节，0x3C(60)， ASCII字符< || 0x69(105)， ASCII字符i ||0x6E(110)， ASCII字符n || 0x69(105)， ASCII字符i  || 0x74(116)， ASCII字符t || 0x3E(62)， ASCII字符>；

总结为：<init>

#8：tag，1个字节， 0x01(1)，CONSTANT_Utf8，utf8字符串常量；length，2个字节，0x0003(3)，数组大小为3；bytes数组，3个字节，0x28(40)， ASCII字符（|| 0x29(41)， ASCII字符）|| 0x56(86)， ASCII字符V；

总结为：()V

#9：tag，1个字节， 0x01(1)，CONSTANT_Utf8，utf8字符串常量；length，2个字节，0x0004(4)，数组大小为4；bytes数组，4个字节，0x43(67)， ASCII字符C || 0x6F(111)， ASCII字符o || 0x64(100)， ASCII字符d || 0x65(101)， ASCII字符e；

总结为：Code

#10：tag，1个字节， 0x01(1)，CONSTANT_Utf8，utf8字符串常量；length，2个字节，0x000F(15)，数组大小为15；bytes数组，15个字节，0x4C(76),ASCII字符L ||0x69(105),ASCII字符i ||0x6E(110),ASCII字符n ||0x65(101),ASCII字符e ||0x4E(78),ASCII字符N ||0x75(117),ASCII字符u ||0x6D(109),ASCII字符m ||0x62(98),ASCII字符b ||0x65(101),ASCII字符e ||0x72(114),ASCII字符 r||0x54(84),ASCII字符T ||0x61(97),ASCII字符a ||0x62(98),ASCII字符b ||0x6C(108),ASCII字符l ||0x65(101),ASCII字符e ;

总结为：LineNumberTable

#11 : tag， 1个字节，0x01(1)，CONSTANT_Utf8，utf8字符串常量；length，2个字节，0x0003(3)，数组大小为3；bytes数组，3个字节，0x69(105),ASCII字符i || 0x6E(110),ASCII字符n ||  0x63(99),ASCII字符c ；

总结为：inc

#12：tag， 1个字节，0x01(1)，CONSTANT_Utf8，utf8字符串常量；length，2个字节，0x0003(3)，数组大小为3；bytes数组，3个字节，0x28,0x29,0x49;

总结为：()I

#13：tag，1个字节，0x01(1)，CONSTANT_Utf8，utf8字符串常量；length，2个字节，0x000A(10)，数组大小为10；bytes数组，10个字节，0x53,0x6F,0x75,0x72,0x63,0x65,0x46,0x69,0x6C,0x65;

总结为：SourceFile

#14：tag，1个字节，0x01(1)，CONSTANT_Utf8，utf8字符串常量；length，2个字节，0x000E(14)，数组大小为10；bytes数组，10个字节，0x54,0x65,0x73,0x74,0x43,0x6C,0x61,0x73,0x73,0x2E,0x6A,0x61,0x76,0x61;

总结为：TestClass.java

#15：tag，1个字节，0x0C(12)，CONSTANT_NameAndType，字段或方法的描述符；name_index，2个字节，名称索引，

0x0007（7），指向#7；descriptor_index，2个字节，0x0008（8），CONSTANT_Utf8类型常量项的索引，里面存储了字段、方法的描述符，指向#8；

总结为：<init>：()V

CONSTANT_NameAndType_info {  
    u1 tag;
    u2 name_index;
    u2 descriptor_index;
}

#16：tag，1个字节， 0x0C(12)，CONSTANT_NameAndType，字段或方法的描述符；name_index，2个字节，名称索引，

0x0005（5），指向#5；descriptor_index，2个字节，0x0006（6），CONSTANT_Utf8类型常量项的索引，里面存储了字段、方法的描述符，指向#6；

总结为：m：I

#17：tag，1个字节，0x01(1)，CONSTANT_Utf8，utf8字符串常量；length，2个字节，0x001A(26)，数组大小为26；bytes数组，26个字节，

0x63,0x6F,0x6D,0x2F,0x67,0x79,0x77,0x2F,0x70,0x70,0x61,0x63,0x74,0x69,0x63,0x65,0x2F,0x54,0x65,0x73,0x74,0x43,0x6C,0x61,0x73,0x73;

总结为：com/gyw/practice/TestClass

#18：tag，1个字节，0x01(1)，CONSTANT_Utf8，utf8字符串常量；length，2个字节，0x0010(16)，数组大小为16；bytes数组，16个字节，

0x6A,0x61,0x76,0x61,0x2F,0x2C,0x61,0x6E,0x67,0x2F,0x4F,0x62,0x6A,0x65,0x63,0x74;

总结为：java/lang/Object

u2 access_flags;访问标志

占用2个字节，0x0021 ，代表ACC_PUBLIC（0x0001）和 ACC_SUPER（0x0020），即public class；
u2 this_class;当前类名的索引，引用常量池中的utf8常量；

占用2个字节，0x0003（3），指向常量池中#3，类的符号引用，类名指向#17：com/gyw/practice/TestClass；
u2 super_class;父类名的索引，引用常量池中的utf8常量；

占用2个字节，0x0004（4），指向常量池中#4，类的符号引用，类名指向#18：java/lang/Object
u2 interfaces_count;该类直接实现的接口数或是该接口的直接父接口数。

占用2个字节，0x0000，0个接口实现；
u2 interfaces[interfaces_count]; 2个字节数组，列表每一项保存常量池中CONSTANT_Class类型常量的索引。

ps：测试类中没写接口。。
u2 fields_count;该类或者接口所拥有的字段数

占用2个字节，0x0001（1），1个字段
field_info fields[fields_count];列表每一项为field_info表结构

分析1个字段（本类中只用1个字段）：

access_flags，访问标识，2个字节，0x0002（ACC_PRIVATE），即：private；

name_index，2个字节，0x0005（5），指向CONSTANT_Utf8类型常量项的索引，里面存储了字段名称，#5：m；

descriptor_index，CONSTANT_Utf8类型常量项的索引，里面存储了字段描述符，2个字节，0x0006（6），指向常量池#6：I；

attributes_count，当前字段拥有的attribute数量，2个字节，0x0000，0个属性；

attributes：属性数组，每一项为attribute_info结构数据；

field_info {  
    u2 access_flags; // 访问标志
    u2 name_index; // 字段名的索引
    u2 descriptor_index; // 描述器索引
    u2 attributes_count; // 属性个数
    attribute_info attributes[attributes_count]; // 属性表数组
}

u2 methods_count;该类或接口拥有的方法数

2字节，0x0002（2），2个；
method_info methods[methods_count];数组，每一项为method_info表结构

method_info {  
    u2 access_flags; // 访问标识符
    u2 name_index; // 方法名索引
    u2 descriptor_index; // 方法描述符索引
    u2 attributes_count; // 方法属性个数
    attribute_info attributes[attributes_count]; // 方法属性数组
}

access_flags：用于表示方法的访问属性，2个字节，0x0001，ACC_PUBLIC，即public；

name_index：CONSTANT_Utf8类型常量项的索引，里面存储了方法名称，2个字节，0x0007（7），指向常量池中#7：<init>；

descriptor_index：CONSTANT_Utf8类型常量项的索引，里面存储了方法描述符，2个字节，0x0008（8），指向常量池中#8：()V；

attributes_count：当前方法拥有的attribute数量；2个字节，0x0001，1个属性；

attributes：属性数组，每一项为attribute_info结构数据；

attributes_name_index：为CONSTANT_Utf8类型常量项的索引，表示attribute的名称，2个字节，0x0009，指向常量池索引#9：Code属性；

attribute_info {  
    u2 attribute_name_index;
    u4 attribute_length;
    u1 info[attribute_length];
}

Code属性：Code属性用于保存方法、类初始化方法、对象初始化方法内指令等相关信息。

Code属性的结构如下：

Code_attribute {  
    u2 attribute_name_index; // 属性名称索引，2个字节，0x0000
    u4 attribute_length; // 属性长度，值为整个Code属性减去attribute_name_index和attribute_length的长度，4个字节，0x0000001D（29）；
    u2 max_stack; // 当前方法执行时的最大栈深度，0x0001，1
    u2 max_locals; // 当前方法分配的局部变量个数，包括调用方式时传递的参数。long和double类型计数为2，其他为1；0x0001，1
    u4 code_length; // 方法编译后的字节码的长度，0x00000005，5
    u1 code[code_length]; // 方法编译后的字节码，0x2A(42)；0xB7；0x00；0x01；0xB1；
    u2 exception_table_length; // exception_table的长度，0x0000，0；
    {
        u2 start_pc;
        u2 end_pc;
           u2 handler_pc;
           u2 catch_type;
    } exception_table[exception_table_length];
    u2 attributes_count; // 该exception_table拥有的attribute数，0x0001（1）
    attribute_info attributes[attributes_count]; // 0x000A(10)
}

 [attribute_name_index，0x000A(10)，#10，LineNumberTable；]

LineNumberTable属性

LineNumberTable属性用于确定方法执行时，指令码对应的源文件行号。

LineNumberTable属性的结构如下：

LineNumberTable_attribute {  
    u2 attribute_name_index; // 0x0000
    u4 attribute_length; // 0x00060001 （393217）
    u2 line_number_table_length; // 0x0000
    {   u2 start_pc;
        u2 line_number;    
    } line_number_table[line_number_table_length];
}

start_pc为code[]数组元素的索引。

line_number为对应源文件代码的行号。

u2 attributes_count;
attribute_info attributes[attributes_count];

(PS:到最后的属性处，分析的有点乱了)

 

二、参考

详细的介绍可以参考：

http://tech.dianwoda.com/2018/03/28/jvm-classjie-xi-wen-jian-ge-shi/