深入理解JVM--字节码文件结构解析

1. 在cmd窗口使用javap -verbose 类名称 命令分析一个字节码文件时，将会分析该字节码文件的魔数、版本号、常量池、类信息、类的构造方法、类中的方法信息、类变量与成员变量等信息。
2. 字节码整体结构
   
3. 魔数：所有的.class字节码文件的前4个字节都是魔数，魔数为固定值：0xCAFEBABE，若魔数不对JVM会认为该字节码文件非法而不去加载
4. 魔数之后的4个字节为版本信息，前两个字节表示minor version（次版本号），后两个字节表示major version（主版本号）。 如：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。可以通过java -version命令来验证这一点。
5. 常量池（constant pool）： Class文件的资源仓库，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：字面量和符号引用。 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等。
   • 常量池数量： 常量池数量紧跟在主版本号后面，占据2个字节。
   • 常量池数组： 常量池数组则紧跟在常量池数量之后。 每一种元素的第一个数据都是一个u1类型，该字节是个标志位，占据1个字节。 常量池数组中元素的个数=常量池数-1，根本原因在于：索引为0也是一个常量（保留常量），只不过他不位于常量表中，这个常量就对应null值； 所以，常量池的索引从1而非0开始。
   • 在JVM规范中，每个变量/字段都有描述信息，基本数据类型和代表无返回值的void类型都用一个大写字符来表示，对象类型则使用字符L加对象的全限定名称来表示。 为了压缩字节码文件的体积，对于基本数据类型，JVM都只使用一个大写字母来表示，如下所示：B - byte，C -char，D - double，F - float，I - int，J - long，S - short，Z - boolean，V - void，L - 对象类型，如Ljava/lang/String；
   • 对于数组类型来说，每一个维度使用一个前置的 [ 来表示，如 int[ ]被记录为 [ I；String[ ][ ]被记录为 [ [ Ljava/lang/String
   • 用描述符描述方法时，按照先参数列表，后返回值的顺序来描述。参数列表按照参数的严格顺序放在一组（）之内，如方法：String getName(int id，String name)的描述符为：(I，Ljava/lang/String；) Ljava/lang/String；
   • 常量池中的数据结构
6. 类的访问控制权限（占据2个字节）
7. 类名（占据2个字节）
8. 父类名（占据2个字节）
9. 接口信息
   • 接口个数（占据2个字节）
   • 接口名（一个名字占据2个字节）
10. 类中属性的信息
    • 属性的个数（占据2个字节）
    • 属性表
11. 类中方法的信息
    • 方法的个数（占据2个字节）
    • 方法表
      • 方法的访问控制权限
      • 方法的名称的索引（占据2个字节，在常量池中）
      • 方法的描述索引（占据2个字节，在常量池中）
      • 方法中的属性个数（占据2个字节）
      • 方法中的属性表（一般有且只有一个，名称为Code）
        • 属性名称（占据2个字节）
        • 属性所占字节码长度（占据4个字节）
        • max_stack: 该方法中栈的最大深度
        • max_locals: 该方法中所存在的属性
        • arg_size:(并不在字节码文件中，JVM自动判断生成) 该方法中的参数个数（大于等于1，默认会传入this）
        • 方法中真正执行代码 （助记符） 所占的长度
        • 助记符的信息（占据一个字节）
        • 方法中的额外属性表（一般有2个，LineNumberTable和LocalVariableTable）
          • LocalNumberTable（用于记录助记符与源码行号之间的关系）
          • LocalVariableTable（用于记录方法中变量的具体信息）
            • LocalVariableTable所占字节码长度（4个字节）
            • LocalVariableTable所显示的属性个数（方法中属性个数）
            • 属性信息（占据10个字节）
12. 类中附加属性的个数（占据2个字节）
13. 附加属性表
14. 补充：
    • 很多人认为在类中定义的非静态变量是就地完成赋值的，其实不是。 众所周知，如果我们在类中没有定义构造方法，JVM会自动生成默认的构造方法，实际上分析Code中的字节码，我们可以得到非静态属性变量的赋值其实是在构造方法<.init>中通过执行码完成的。 如果有类中多个构造方法，那么所有的构造方法都会有对非静态属性变量赋值的执行码，即无论执行哪个构造方法，都会在构造方法中给类中的非静态变量赋值。
    • 但是静态变量不同，同样分析Code中的字节码可以知道，静态变量的赋值与静态代码块的执行都是在JVM自动生成的<.clinit >(我们不可见)方法中完成
    • 比如以下案例：str与x的实际赋值其实是在JVM自动生成的构造方法中完成，而不是在定义处完成的，而 如果有多个构造方法，则相同的赋值执行码会在所有构造方法中存在；但是static静态块的执行和in变量的赋值则一定是在JVM自动生成的<.clinit>方法中完成
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15. 博主自己写的小程序，可以实现对一些简单类的反编译，仅供参考学习哦O(∩_∩)O
    • https://pan.baidu.com/s/1BRWC0ZMJNu3RRtuuaaHfKA
    • nkqa