深入理解java虚拟机读书笔记，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

6.5公有设计和私有实现

6.6class文件结构的发展

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参考文献：

[1] 深入理解Java虚拟机 第二版 --周志明

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