深入理解Java虚拟机----第六章：类文件结构

目录

第一章：走进Java
第二章：Java内存区域与内存溢出异常
第三章：垃圾收集器与内存分配策略
第四章：虚拟机性能监控与故障处理
第五章：调优案例分析与实战
第六章：类文件结构
第七章：虚拟机类加载机制
第八章：虚拟机字节码执行引
第九章：类加载及其执行子系统的案例与实战
第十章：早期（编译器）优化
第十一章：晚期（运行期）优化
第十二章：Java内存模型与线程
第十三章：线程安全与锁优化

第六章：类文件结构

6.1概述

计算机只能识别0和1

虚拟机以及建立在虚拟机上语言的出现，使编写的程序编译成二进制本地机码（native code）非唯一选择，越来越多编程语言选择了与操作系统和机器指令集无关、平台中立的格式作为程序编译后的存储格式

6.2无关性的基石

虚拟机可以载入和执行同一种平台无关的字节码

各种平台不同的虚拟机和各个平台统一使用的程序存储格式-字节码（Bytecode），是平台无关性的基石

虚拟机一种中立特性–语言无关性正越来越被重视，基础仍旧是虚拟机和字节码存储格式，虚拟机不和某种语言绑定，只和“Class文件”这种特定的二进制文件相关联，Class文件包含了Java虚拟机指令集和符号表以及其他辅助信息

基于安全性的考虑，Java虚拟机规范要求Class文件中使用许多强制性的语法和结构化约束

6.3class类文件结构

class文件是以8位字节为基础单位的二进制流，各个数据项按顺序紧密排序，中间没有添加任何分隔符，8位字节以上的数据按高位在前的方式分隔成若干个8位字节进行存储

class文件格式只有两种数据类型

无符号数

属于基本数据类型，以u1、u2、u4、u8代表1、2、4、8个字节的无符号数

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

表

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

描述有层次关系的复合结构的数据

6.3.1 魔数与class文件的版本

唯一目的是确定这个文件是否是能被虚拟机接受的class文件

使用魔数而不是扩展名是出于安全考虑，因为扩展名可以随意改动

class文件的魔数：0xCAFEBABF

次版本号

主版本号

6.3.2常量池

class文件中的资源仓库

常量池容器计数器是从1开始的，且只有常量池计数从1开始

0用来表达“不引用任何一个常量池项目”

存放两大类常量

字面量（Literal）

接近于java的常量，如文本字符串、声明为final的常量值

符号引用（Symbolic References）

• 类和接口的全限定名
• 字段的名称和描述
• 方法的名称和描述

常量池的项目类型

常量项结构1

常量项结构2

6.3.3访问标志

识别类或者接口层次访问信息

6.3.4类索引、父类索引与接口索引集合

确定类的继承关系

6.3.5字段表合集

类级变量、实例级变量

字段表结构

描述符的作用是描述字段的数据类型、方法的参数列表（数量、类型以及顺畅）和返回值，基本数据类型和void都用一个大写字母表示，对象类型用L加上对象的全限定名称类表示

不会列出从超类或者继承而来的字段，有可能列出java代码中不存在的字段

6.3.6方法表合集

方法表结构

方法访问标志

6.3.7属性表集合

虚拟机规范预定义的属性

6.4字节码指令简介

Java虚拟机的指令由一个字节长度的、代表着某种特定操作含义的数字（操作么Opscode）以及零至多个代表操作所需参数（称为操作数）而构成

6.4.1　字节码与数据类型

6.4.2　加载和存储指令

将数据在栈帧中的局部变量表和操作数栈之间来回传输

6.4.3　运算指令

两个操作数栈上的值进行某种特定运算，并把结果重写写到操作栈顶

6.4.4　类型转换指令

将两种不同的数值类型进行转换，一般用于显式类型转换

6.4.5　对象创建与访问指令

6.4.6　操作数栈管理指令

6.4.7　控制转移指令

6.4.8　方法调用和返回指令

6.4.9　异常处理指令

6.4.10　同步指令