JVM | Class类文件的结构

    根据《Java虚拟机规范》的规定，Class文件格式采用类似C语言结构体的伪结构来存储数据，这种伪结构中只有两种数据类型：“无符号数” 和 “表”。
    1、表是由多个无符号数或其他表作为数据项构成的复合数据类型，为了便于区分，所有表的命名都习惯性的以“_info”结尾。
    2、无符号数属于基本的数据类型，以u1、u2、u4、u8来分别代表1个字节、2个字节、4个字节、8个字节的无符号数，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编码构成字符串值。
    了解Class文件的结构对了解虚拟机执行引擎有重要作用。

Class文件格式.jpg

魔数与Class文件的版本

Class_魔数与Class文件的版本.png

每个Class文件的头4个字节被称为魔数，用来确定该文件是否为一个能被虚拟机接受的Class文件。

紧接着魔数的4个字节存储的是Class文件的版本号：

• 第5和第6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）

常量池

Class_常量池.png

在主、次版本号之后是常量池的入口，由于常量池中常量的数量不固定，所以需要在常量池入口放置一项u2类型的数据，代表常量池容量的计数值（constant_pool_count）。

常量池主要存放两大类常量：字面量和符号引用。

Class_常量池的项目类型.jpg

访问标志

Class_访问标志.png

在常量池结束之后，紧接着2个字节代表访问标志（access_flag），这个标志用来识别这个Class是类还是接口；是否定义为public类型；是否定义为abstract类型；如果是类的话，是否被声明为final等等。

Class_访问标志.jpg

类索引、父类索引与接口索引集合

Class_类索引等.png

Class文件由this_class、super_class和interfaces这三项数据来确定该类的继承关系。

类索引用来确定类的全名限定，父类索引用来确定该类的父类的全名限定，接口索引集合用来描述该类实现了哪些接口。

字段表集合

Class_字段表集合.png

字段表（field_info）用来描述接口或类中声明的变量。
字段包括的修饰符有字段的作用域（public、private、protected修饰符）、是实例变量还是类变量（static 修饰符）、可变性（final）、并发可见性（volatile修饰符、是否强制从主内存读写）、可否被序列化（transient修饰符）、字段数据类型（基本类型、对象、数组）、字段名称。

Class_字段表结构.jpg

方法表集合

Class_方法表集合.png

方法表的结构与字段表一样，依次包括访问标志（access_flags）、名称索引（name_index）、描述符索引（description_index）、属性表集合（attributes）几项。

因为volatile关键字和transient关键字不能修饰方法，所以方法表的访问标志中没有ACC_VOLATILE标志和ACC_TRANSIENT标志，与之相对，synchronized、native、strictfp和abstract关键字可以修饰方法。

Class_方法表结构.jpg

属性表集合

Class_属性表集合.png

在Class文件、字段表、方法表都可以带自己的属性表集合。
1、Code属性
2、Exceptions属性
3、LineNumberTable属性
4、LocalVariableTable及LocalVariableTypeTable属性
5、SourceFile及SourceDebugExtension属性
6、ConstantValue属性
7、InnerClasses属性
8、Deprecated及Synthetic属性
9、StackMapTable属性
10、Signature属性
11、BootstrapMethods属性
12、MethodParameters属性
13、模块化相关属性
14、运行时注解相关属性