java虚拟机随手笔记（5）java类文件结构

 其实在整理字段表和方法表的时候有点疑问，字段表不是也能用描述符描述方法吗（详见下面字段表的描述）？那么还需要方法表干什么呢？后来想了半天，我想到了一个可能的答案，不知道准不准确，先记下来，欢迎评论去留言补充。

字段表存储的是类中的字段，这些字段可能是一些类成员变量，也可能是调用的某个其他类的方法，那么这个方法是不是算作字段存储到字段表当中呢？可能是因为这样，暂时想不到其他的可能性了。而方法表是存储的本类的方法，因为方法表中包含可执行的代码。

class类文件的结构

1.class文件是一组以8位字节为基础单位的二进制流，各个项目数据严格按照顺序紧凑的排列在class文件中，中间没有任何分隔符。8位以上的字节数据项会按照高位在前的方式分割成若干8位字节存储。

2.class文件格式只有两种数据类型：无符号数和表；整个class文件本质上就是一张表

无符号数：基本的数据类型，以u1，u2，u3，u4表示1个字节，2个字节，4个字节等。可以用来描述数字，索引引用，数量值或者utf编码的字符串值

表：由多个无符号数或者其他表违数据项构成的复合数据类型。

3.魔数：每个class文件的头4个字节被称作魔数（magic number),它的唯一作用就是确定这个文件是否为一个能被虚拟机接受的class文件

4.版本号：紧接着魔数的4个字节是版本号，5,6个字节是次版本号，7,8个字节是主版本号

5.常量池：版本号会后的是常量池，可以理解为class文件的资源仓库。由于常量池大小不定，所以需要在开头处放一个u2大小的数据，代表常量池容量。常量池主要存放两大厂常量，字面量和符号引用。字面量如文本字符串，final的常量值等。符号引用则主要为：类和接口的全限定名，字段的名称和描述符，方法的 名称和描述符。

6. 常量池结束之后，紧接着的两个字节代表访问标志（access_flag），这个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，是否为abstract类型，是否被声明为final类等。

7.类索引，父类索引和接口索引集合：访问标志之后，就是类索引，父类索引和接口索引集合了。类索引和父类索引都是u2大小的数据，接口索引集合时若干的u2类型的数据的集合。类索引确定这个类的全限定名，父类索引用于确定这个类的父类的全限定名，接口索引记录了implements语句后面的所有的接口。同时，由于接口索引是个集合，所以接口所以开头会用一个u2的类型表示接口组的长度.

这些索引都指向一个CONSTANT_Class_info类型，这个类型又指向一个CONSTANT_Utf8_info，从而确定他们的全限定名。（这些CONSTANT都存储在常量表中）

8.字段表（field_info）集合，用于描述接口或者类中声明的变量。字段包括类级变量（static）以及实例变量，但不包括方法内部声明的局部变量。字段表中的每个字段都包含5个部分：修饰符（name_flags），名称索引(name_index)，字段和方法的描述符(descriptor_index)，属性数量(attribute_count)、属性(attribute)，如下图。下面分别讲一下这几部分的含义。

修饰符：用来表示变量的各种信息，比如可见性（作用域，public，private还是protected），实例变量还是类变量（static），可变性（final），共享可见性（volatile），可否被序列化（transient），字段数据类型（基本数据类型，对象，数组），字段名称，见下图。

跟随标识符的是两项索引值，name_index和descriptor_index。他们都是对常量池的引用，分别代表着字段的简单名称引用以及字段和方法的描述符引用。可能指向的都是CONSTANT_Utf8_info

描述符比较复杂，详见下图：

对于数组类型，每一维度将使用一个前置的“[”字符来描述，如一个定义为“java.lang.String[][]”类型的二维数组，将被记录为：“[[Ljava/lang/String；”，一个整型数组“int[]”将被记录为“[I”。

用描述符来描述方法时，按照先参数列表，后返回值的顺序描述，参数列表按照参数的严格顺序放在一组小括号“（）”之内。 如方法void inc（）的描述符为“（）V”，方法
java.lang.String toString（）的描述符为“（）Ljava/lang/String；”，方法int indexOf（char[]source,int sourceOffset,int sourceCount,char[]target,int targetOffset,int targetCount,int fromIndex）的描述符为“（[CII[CIII）I”。

9、方法表：class文件中方法表的存储格式，和字段表的存储格式几乎一致，如下图所示

access_flags也几乎和上面的一样，只不过方法没有volatile和transient关键字修饰，所以只能就知识少了ACC_VOLATILE和ACC_TRANSIENT标志。

方法的代码并不存在方法表中，而是存在下面我们要介绍的名为“Code”的属性表中。

10.属性表：class文件、字段表、方法表都可以携带自己的属性表集合，用于描述某些场景专有的信息，属性表集合的限制有所宽松，不再要求属性的顺序以及长度。对于方法表的预定义属性，java se7已经增加到了21项，分别表示不同的使用位置，比如字段表内final常量的值，比如方法表内的代码等，见下图

对于属性表中的每个属性，一般都由有三个部分组成：属性名称的引用（指向常量池），属性长度，以及第三个部分的信息，第三部分长度对于不同种类的属性有不同的表示，比如Code属性如下：

attribute_name_index：指向CONSTANT_Utf8_info型常量的索引，常量值固定为Code

attribute_length：指示了属性的长度，由于属性名称和长度一共占了6个字节（前两个，也就是这个和上一个），所以属性值的长度固定位整个属性表长度减去6个字节

max_stack：代表了操作数栈的深度的最大值，在方法执行的任意时刻，操作数栈都不会超过这个深度。虚拟机运行的时候需要根据这个来分配栈帧。

max_locals嗲表了局部变量表所需的存储空间

code_length和code用来存储java源程序编译后生成的字节码指令。codelength的长度限制为u2，虽然长度为u4.可能在编译jsp文件时，会把jsp内容以及页面输出归并与一个方法之中，导致编译失败。

后面还有异常表部分的介绍，不重要不看了

再往后还有字节码等等之类的介绍（就是java的类似汇编指令集），不重要，也不看了。有时间再来看吧