【jvm学习12】字节码结构（魔数，版本信息，常量池数量，常量池表）

public class MyTest1 {
    private int a=1;
    public MyTest1() {
    }
    public int getA() {
        return a;
    }
    public void setA(int a) {
        this.a = a;
    }
}

使用WinHex打开这个类的字节码文件：MyTest1.class

0.java字节码整体结构

类型	名称	说明	长度
u4	magic	魔数，识别Class文件格式	4个字节
u2	minor_version	次版本号	2个字节
u2	major_version	主版本号	2个字节
u2	constant_pool_count	常量池个数	2个字节
cp_info	constant_pool	常量池表	n个字节
u2	access_flags	访问标志	2个字节
u2	this_class	类索引	2个字节
u2	super_class	父类索引	2个字节
u2	interfaces_count	接口计数器	2个字节
u2	interfaces	接口索引集合	2个字节
u2	fields_count	字段个数	2个字节
field_info	fields	字段集合	n个字节
u2	methods_count	方法计数器	2个字节
method_info	methods	方法集合	n个字节
u2	attributes_count	附加属性计数器	2个字节
attribute_info	attributes	附加属性集合	n个字节

1.魔数

所有的.class字节码文件的前4个字节都是魔数，魔数值为固定值：0xCAFEBABE

2.版本信息

魔数之后的4个字节为，前两个字节表示minor version（次版本），后两个字节表示major version（主版本号）
这里的版本号为00 00 00 34，换算成十进制，表示次版本号为0，主版本号为52，所以该文件的版本号为：1.8.0

3.常量池

• 紧接着版本号之后的就是常量池入口，一个java类中定义的很多信息都是由常量池来维护和描述的，可以将常量池看作是class文件的资源仓库。比如说：java类中定义的方法与变量信息，都是存储在常量池中。
• 常量池中主要存储两类常量：字面量与符号引用。字面量如文本字符串，java中声明为final的常量值等，而符号引用如类和接口的全局限定名，字段的名称和描述符，方法的名称和描述符。

4.常量池的总体结构

1. Java类所对应的常量池主要由常量池数量和常量池数组这两部分构成，常量池数量紧跟在主版本号后面，占据两个字节；
   常量池数组中的元素的个数=常量池数-1（其中0暂时不使用），目的是满足某些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]的含义；根本原因在于索引为0也是一个常量（保留常量），只不过它不位于常量表中，这个常量就对应于null值。
2. 常量池数组紧跟在常量池数量之后。常量池数组与一般的数组不同的是，常量池数组中不同元素的类型，结构都是不同的，长度当然也不同；但是每一种元素的第一个数据都是一个u1类型，该字节是标志位，占据1个字节。jvm在解析常量池时，会根据这个u1类型来获取元素的具体类型。

下面根据使用WinHex软件显示的MyTest1.class在计算机磁盘中保存的16进制数据，反推出MyTest1.class的内容：
　　　　　　　　　　　　常量池中14中常量项的结构总表

class字节码中有两种数据类型：

1. 字节数据直接量：这是基本的数据类型，细分为u1,u2,u4,u8四种，分别代表连续的1个字节，2个字节，4个字节，8个字节组成的整体数据。
2. 表（数组）：表是由多个基本数据或其他表，按照既定顺序组成的大的数据集合，表是有结构的，他的结构体现在：组成表的成分所在的位置和顺序都是已经严格定义好的。（比如常量池项结构表）
   　　　　　　　　　　　常量池中14中常量项的结构总表
   

常量池数组紧跟在常量池数量之后。常量池数组与一般的数组不同的是，常量池数组中不同元素的类型，结构都是不同的，长度当然也不同；但是每一种元素的第一个数据都是一个u1类型，该字节是标志位，占据1个字节。

第1个常量
1.先找到常量池数组中元素的标志位u1对应的值：u1=10

2.查表u1=10：
由表可得，u1后面有2个索引项，总共占据4个字节，其中前两个字节代表类描述符的索引项，后两个字节代表类型描述符的索引项。

第2个常量
接着往下走，先找u1标志位对应的值：u1=9

查表u1=9：
u1=9，有两个索引项，占据4个字节，前两个字节代表声明字段的类或者接口描述符的索引项，后两个字节代表字段描述符的索引项。


第3个常量
先找u1标志位对应的值：u1=7

查表的u1=7：
u1=7后面有一个索引项，占据2个字节，代表全限定类名常量项的索引


第4个常量



第5个常量
首先确定u1的值：

根据u1=1进行查表：
由表可得，有两项内容：
一个是length，占据两个字节，代表字符串占用的字节数
一个是bytes，代表长度为length的字符串



第6个变量



第7个变量



第8个变量



第9个变量



第10个变量

第11个变量



第12个变量



第13个变量



第14个变量



第15个变量



第16个变量



第17个变量



第18个变量



第19个变量



第20个变量

第21个变量

第22个变量

第23个变量

第24个变量



第25个变量


第26个变量



第27个变量

总体分析：

根据IDEA带的javap -verbose命令反编译MyTest.class文件：
我们根据二进制数据分析出来的各个常量项和反编译的结果相同

Constant pool:
   #1 = Methodref          #4.#24         // java/lang/Object."":()V
   #2 = Fieldref           #3.#25         // com/hh/MyTest1.a:I
   #3 = Class              #26            // com/hh/MyTest1
   #4 = Class              #27            // java/lang/Object
   #5 = Utf8               a
   #6 = Utf8               I
   #7 = Utf8               <init>
   #8 = Utf8               ()V
   #9 = Utf8               Code
  #10 = Utf8               LineNumberTable
  #11 = Utf8               LocalVariableTable
  #12 = Utf8               this
  #13 = Utf8               Lcom/hh/MyTest1;
  #14 = Utf8               getA
  #15 = Utf8               ()I
  #16 = Utf8               setA
  #17 = Utf8               (I)V
  #18 = Utf8               main
  #19 = Utf8               ([Ljava/lang/String;)V
  #20 = Utf8               args
  #21 = Utf8               [Ljava/lang/String;
  #22 = Utf8               SourceFile
  #23 = Utf8               MyTest1.java
  #24 = NameAndType        #7:#8          // "":()V
  #25 = NameAndType        #5:#6          // a:I
  #26 = Utf8               com/hh/MyTest1
  #27 = Utf8               java/lang/Object