https://blog.csdn.net/u012422829/article/details/46633515#

任何一个Class文件都对应唯一一个类或接口的定义信息,但是不是所有的类或接口都得定义在文件中(它们也可以通过类加载器直接生成)。

Class文件是一组以8位字节为基础单位的二进制流,各个数据项严格按顺序排列,没有任何分隔符,非常的工整!Class文件格式采用一种类似于C语言结构体的伪结构来存储数据,这种伪结构只有两种数据类型:无符号数

在了解class文件格式之前我们需要先了解一些基础概念:

1. 无符号数

是基本数据类型,以u1、u2、u4、u8分别代表1个字节、2个字节、4个字节、8个字节的无符号数,可以用来描述数字、索引引用、数量值或者按照UTF-8编码构成的字符串值。
**

2. 表

由多个无符号数或者其他表作为数据项构成的复合数据类型,所有表都习惯性地以“_info”结尾。整个Class文件本质上就是一张表,因此class文件整体结构如下所示:

名称 类型 数量 说明
magic u4 1 class文件身份标识,写死的CA FE BA BE
minor_version u2 1 calss文件版本号
major_version u2 1 calss文件版本号
constant_pool_count u2 1 常量池元素数量
constant_pool cp_info constant_pool_count-1 常量池列表
access_flags u2 1 访问标记
this_class u2 1 指向自己的class
super_class u2 1 指向父类的class
interfaces_count u2 1 接口数量
interfaces u2 interfaces_count 接口列表
fields_count u2 1 非常量属性数量
fields field_info fields_count 非常量属列表
methods_count u2 1 方法数量
methods method_info methods_count 方发表
attributes_count u2 1 属性数量
attributes attribute_info attributes_count 属性表

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3. class文件各个字段详解

我们通过一个这样的示例来解释class文件

  1. public class Dog {
  2. private int m;
  3. public int getM(){
  4. return m + 1;
  5. }
  6. }

使用javac命令编译后长这样:
image.png

使用java自带的命令行查看一下统计数据:

javap -verbose Dog.class

结果如下:
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3.1 魔数

每个class文件的头4个字节称为魔数,它唯一的作用是确定这个文件是否为一个能被虚拟机接受的Class文件。很多文件存储标准中都使用魔数来进行身份识别,譬如图片格式gif、jpeg等。使用魔数而不是拓展名来进行识别主要是基于安全方面的考虑,因为文件拓展格式可以随意改动。

Class文件的魔数为: 0xCAFEBABE(咖啡宝贝?),这个魔数似乎也预示着日后JAVA这个商标名称的出现。
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3.2 版本号

第五六个字节是次版本号(Minor Version),第7和第8个字节是主版本号(Major Version)。
高版本的JDK可以向下兼容以前版本的Class文件,但是无法运行以后版本的Class文件,即使文件格式并未发生变化,虚拟机也必须拒绝执行超过其版本号的Class文件。
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3.3 常量池

常量池可以理解为Class文件之中的资源仓库,是Class文件结构中与其他项目关联最多的数据类型,也是占用Class文件空间最大的数据项目之一,同时也是在Class文件中第一个出现的表类型数据项目。
由于常量池中常量的数目是不固定的所以在常量池入口需要放置一个2字节长的无符号数constatn_pool_count来代表常量池容量计数值。这个容量计数从1而不是0开始。

constant_pool_count:占2字节,0x0016,转化为十进制为22,即说明常量池中有21个常量(只有常量池的计数是从1开始的,其它集合类型均从0开始),索引值为1~22。 第0项常量具有特殊意义,如果某些指向常量池索引值的数据在特定情况下需要表达“不引用任何一个常量池项目”的含义,这种情况可以将索引值置为0来表示。

常量池中主要存放两大类常量:字面量和符号引用。字面量如文本字符串、声明为final的常量值等。符号引用包括三类常量: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。

常量池中的每一项常量都是一个表,在JDK1.7之前共有11种结构各不相同的表数据结构。这些表数据结构在表开始的第一位是一个u1类型的标志位,代表当前这个常量属于那种常量类型。如下表所示:

类型 简介 项目 类型 描述
CONSTANT_Utf8_info utf-8缩略编码字符串 tag u1 值为1
length u2 utf-8缩略编码字符串占用字节数
bytes u1 长度为length的utf-8缩略编码字符串
CONSTANT_Integer_info 整形字面量 tag u1 值为3
bytes u4 按照高位在前储存的int值
CONSTANT_Float_info 浮点型字面量 tag u1 值为4
bytes u4 按照高位在前储存的float值
CONSTANT_Long_info 长整型字面量 tag u1 值为5
bytes u8 按照高位在前储存的long值
CONSTANT_Double_info 双精度浮点型字面量 tag u1 值为6
bytes u8 按照高位在前储存的double值
CONSTANT_Class_info 类或接口的符号引用 tag u1 值为7
index u2 指向全限定名常量项的索引
CONSTANT_String_info 字符串类型字面量 tag u1 值为8
index u2 指向字符串字面量的索引
CONSTANT_Fieldref_info 字段的符号引用 tag u1 值为9
index u2 指向声明字段的类或接口描述符CONSTANT_Class_info的索引项
index u2 指向字段描述符CONSTANT_NameAndType_info的索引项
CONSTANT_Methodref_info 类中方法的符号引用 tag u1 值为10
index u2 指向声明方法的类描述符CONSTANT_Class_info的索引项
index u2 指向名称及类型描述符CONSTANT_NameAndType_info的索引项
CONSTANT_InterfaceMethodref_info 接口中方法的符号引用 tag u1 值为11
index u2 指向声明方法的接口描述符CONSTANT_Class_info的索引项
index u2 指向名称及类型描述符CONSTANT_NameAndType_info的索引项
CONSTANT_NameAndType_info 字段或方法的部分符号引用 tag u1 值为12
index u2 指向该字段或方法名称常量项的索引
index u2 指向该字段或方法描述符常量项的索引

首先来看常量池中的第一项常量,其标志位tag为0x0A,它的十进制是10,从常量表中可以看出是一个CONSTANT_Methodref_info类型常量,此类型常量代表类中方法的符号引用。根据其数据结构,接下来2位字节用来保存一个索引值,它指向常量池中一个CONSTANT_Class_info类型的常量,此常量代表了指向声明方法的类描述符的索引项,索引值为0x0004,即指向了常量池中的第4项常量。

从常量表中可以看出,第4项常量标志位为0x01,确实是一个CONSTANT_Utf8_info类型的常量。根据其数据结构,接下来2个字节用来保存utf-8缩略编码字符串长度,其值为0x000D,转化为十进制为13,即接下来的13个字节为一个utf-8缩略编码的字符串,为com/test/Test,可以看到正好是测试类的全限定名。

笔记待整理、、
2. class文件格式 - 图7

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