如何读懂晦涩的 Class 文件

Android开发者功能开发几乎都是面向Java/Kotlin语法编程，对于class文件的关注相对较少。 当你反编译class文件或程序编译期修改字节码亦做代码注入时，读懂字节码成为一道绕不开的槛。

文章主要描述如何快速读懂一个class文件。涉及到的 JVM 指令及字节码结构已做了整理，这部分知识平时用到的时候查一下便可，用多了自然记住了。即使你是一个新手，按照下面的思路整合，你也可以从 0 上手。

读完本篇文章你会收获：

1. Class 文件结构长啥样
2. JVM 操作指令有哪些
3. 如何从二进制流中读懂 Class 文件

举个栗子 带你入门

编写一个简单的java文件 。

使用javac编译 TestClass.java 输出 TestClass.Class，得到的二进制流文件。可以通过工具查看其内容，在 MAC 平台上推荐使用 iHex-Hex Editor 以十六进制格式查看，大概长这个样子。

这看起来像天书，无从下手。实际上任何编程产物最终都会演化成二进制，它必定是按照某种规则来申明对应逻辑。 Java 虚拟机为了能够解析这个文件，要求其内容必须严格按照格式来排版，这种结构格式便是Class文件结构。但是单单知道里面有哪些内容还不够，虚拟机还需要一套规则来操作这些内容，这些规则便是字节码操作指令。

要读懂这些天书，先得了解天书是怎么写出来的。

Class文件结构长啥样

java文件经过 JAVA编译器（javac）编译成中间代码字节码class文件。class文件 是一个二进制文件，里面的内容已经是严格按照 Class 文件结构规则排列的。

下面表示是 Class 文件结构表，依次按照行从上到下解析，也就是说文件开头优先解析 magic（魔数）。

类型	名称	描述	数量
u4（4个字节）	magic	确定该文件是否为一个能被虚拟机接受的Class文件，类似于ID	1
u2（2个字节）	minot_version	次版本号	1
u2（2个字节）	mahor_version	主版本号	1
u2（2个字节）	constant_pool_count	常量池容量计数值，从1开始计算，0则表示不引用任何一个常量池项目	1
cp_info	constant_pool	常量池	constant_pool_count-1
u2（2个字节）	access_flags	访问标志	1
u2（2个字节）	this_class	类索引	1
u2（2个字节）	super_class	父类索引	1
u2（2个字节）	interfaces_count	实现接口的数目	1
u2（4个字节）	interfaces	接口索引	interfaces_count
u2（4个字节）	fields_count	字段的数目	1
field_info	fields	字段内容	fields_count
u2（2个字节）	methods_count	方法的数目	1
method_info	methods	方法内容	methods_count
u2（2个字节）	attributes_count	属性的数目	1
attribute_info	attributes	属性内容	attributes_count

单靠上面表还不够，描述列中部分内容包含字节码层面的描述，还需根据特定表格进行查询解析，具体如下：

1. 常量池对应常量表约束
2. 访问标志对应访问标志表约束
3. 字段对应字段表约束
4. 方法对应方法表约束
5. 属性对应属性表约束，同时属性内可能还需要进一步划分，对应Code属性结构, 异常属性结构等表约束
6. 还有一些特殊字符串格式约束，比如特殊字符串表等等

常量表

常量池主要存放两种类型

• 字面量，包含文本字符串，final 常量值等。
• 符号引用，类和接口的全限定名，字段的名称和描述符，方法的名称和描述符。

Class文件只保存各个方法，字段信息，不保存内存信息。只有经过运行期转换才能得到真正的内存入口。当虚拟机运行时，需要从常量池中获取到对应的符号引用，再经过类创建者运行时解析，得到具体的内存地址。

类型	子结构	标志	描述
CONSTANT_Utf8_info	tag	u1 = 1	UTF-8编码的字符串
-	lenght	u2	UTF-8编码的字符串占用的字节数
-	bytes	u1	长度为lenght的UTF-8编码的字符串
CONSTANT_Integer_info	tag	u1=3	整型字面量
-	bytes	u4	按照高位在前存储的int值
CONSTANT_Float_info	tag	u1=4	浮点型字面量
-	bytes	u4	按照高位在前存储的float值
CONSTANT_Long_info	tag	u1=5	长整型字面量
-	bytes	u8	按照高位在前存储的long值
CONSTANT_Double_info	tag	u1=6	双精度浮点型字面量
-	bytes	u8	按照高位在前存储的double值
CONSTANT_Class_info	tag	u1=7	类或接口的符号引用
-	bytes	u2	指向全限定名常量项的索引
CONSTANT_String_info	tag	u1=8	字符串类型字面量
-	bytes	u2	指向字符串字面量的索引
CONSTANT_Fieldref_info	tag	u1=9	字段的符号引用
-	index	u2	指向声明字段的类或者接口描述符 CONSTANT_Class_info 的索引项
-	index	u2	指向声明字段的类或者接口描述符CONSTANT_NameAndType_info 的索引项
CONSTANT_Methodred_info	tag	u1=10	类中方法的符号引用
-	index	u2	指向声明字段的类或者接口描述符 CONSTANT_Class_info 的索引项
-	index	u2	指向声明字段的类或者接口描述符CONSTANT_NameAndType_info 的索引项
CONSTANT_InterfaceMethodref_info	tag	u1=11	接口中方法的符号引用
-	index	u2	指向声明字段的类或者接口描述符 CONSTANT_Class_info 的索引项
-	index	u2	指向声明字段的类或者接口描述符CONSTANT_NameAndType_info 的索引项
CONSTANT_NameAndType_info	tag	u1=12	字段或方法的部分符号引用
-	index	u2	指向该字段或方法名称常量项的索引
-	index	u2	指向该字段或方法名称常量项的索引
CONSTANT_MethodHandle_info	tag	u1=15	表示方法句柄
-	reference_kind	u1	值必须在[1，9]中，它决定了方法句柄的类型。方法句柄类型的值表示方法句柄的字节码行为
-	reference_index	u2	值必须是对常量池的有效索引
CONSTANT_MethodType_info	tag	u1=16	识别方法类型
-	descriptor_index	u2	值必须是对常量池的有效索引，常量池在该索引处的项必须是CONSTANT_Utf8_info结构，表示方法的描述符
CONSTANT_InvokeDynamic_info	tag	u1=18	表示一个动态方法调用点
-	bootstrap_method_attar_index	u2	值必须是对当前Class文件中引导方法表的 bootstrap_methods[]数组的有效索引
-	name_and_type_index	u2	值必须是对当前常量池的有效索引，常量池在该索引处的值必须是CONSTANT_NameAndType_info结构，表示方法名和方法描述符

访问标志表

针对类，字段表，方法表中的访问标志进行划分。

• 类访问标志，用于识别一些类或者接口层次的访问信息， 包括这个 Class 是类还是接口，是否被定义成 public 类型，是否被定义成 abstract 类类型，如果是类的话，是否被声明为 final 等。

  标志名称	标志值	描述
  ACC_PUBLIC	0x0001	是否为public类型
  ACC_FINAL	0x0010	是否被声明为final，只有类可设置
  ACC_SUPER	0x0020	是否允许使用invokespecial字节码指令的新语意，invokespecial指令的语意在JDK1.0.2发生过变化，为了区别这条指令使用哪种语意，JDK1.0.2之后编译出来的类的这个标识必须都为真
  ACC_INTERFACE	0x0200	标识这个是一个接口
  ACC_ABSTRACT	0x0400	是否为abstract类型，对于接口或者抽象类来说，此标志的值都为真，其他类型为假
  ACC_SYNTHETIC	0x1000	标识这个类并非由用户代码产生的
  ACC_ANNOTATION	0x2000	标识这是一个注解
  ACC_ENUM	0x4000	标识这是一个枚举

• 内部类访问标志

  标志名称	标志值	描述
  ACC_PUBLIC	0x0001	内部类是否为public
  ACC_PRIVATE	0x0002	内部类是否为private
  ACC_PROTECTED	0x0004	内部类是否为protected
  ACC_STATIC	0x0008	内部类是否为protected
  ACC_FINAL	0x0010	内部类是否为protected
  ACC_INTERFACE	0x0020	内部类是否为接口
  ACC_ABSTRACT	0x0400	内部类是否为abstract
  ACC_SYNTHETIC	0x1000	内部类是否并非由用户代码产生
  ACC_ANNOTATION	0x2000	内部类是否是一个注解
  ACC_ENUM	0x4000	内部类是否是一个枚举

• 字段访问标志

  标志名称	标志值	描述
  ACC_PUBLIC	0x0001	字段是否为public
  ACC_PRIVATE	0x0002	字段是否为private
  ACC_PROTECTED	0x0004	字段是否为protected
  ACC_STATIC	0x0008	字段是否为static
  ACC_FINAL	0x0010	字段是否为final
  ACC_VOLATILE	0x0040	字段是否为volatile
  ACC_TRANSIENT	0x0080	字段是否为transient
  ACC_SYNTHETIC	0x1000	字段是否由编译器自动产生的
  ACC_ENUM	0x4000	字段是否为enum

• 方法访问标志

  标志名称	标志值	描述
  ACC_PUBLIC	0x0001	方法是否为public
  ACC_PRIVATE	0x0002	方法是否为private
  ACC_PROTECTED	0x0004	方法是否为protected
  ACC_STATIC	0x0008	方法是否为static
  ACC_FINAL	0x0010	方法是否为final
  ACC_SYNCHRONIZED	0x0020	方法是否为synchronized
  ACC_BRIDGE	0x0040	方法是否由编译器产生的桥接方法
  ACC_VARARGS	0x0080	方法是否接受不定参数
  ACC_NATIVE	0x0100	方法是否为native
  ACC_ABSTRACT	0x0400	方法是否为abstract
  ACC_STRICTFP	0x0800	方法是否为strictfp
  ACC_SYNTHETIC	0x1000	方法是否由编译器自动产生的

字段表

用于描述接口和类中声明的变量，包括类级别变量以及实例级别变量。

类型	名称	数量
u2	access_flags	1
u2	name_index	1
u2	descriptor_index	1
u2	attributes_count	1
u2	attributes	attributes_count

其中 access_flags 见上面访问标志表中的字段访问标志。

方法表

方法表包含访问标志，名称索引和描述符索引，属性信息等几项。

类型	名称	数量
u2	access_flags	1
u2	name_index	1
u2	descriptor_index	1
u2	attributes_count	1
attribute_info	attributes	attributes_count

其中方法的 access_flags 见上述的方法访问标志。

属性表

属性表用于解释Class文件中字段表，方法表中携带的属性表集合，用于描述某些场景专有的信息。

属性名称	使用位置	含义
Code	方法表	Java代码编译成的字节码指令
ConstantValue	字段表	final关键字定义的常量值
Deprecated	类，方法表，字段表	final关键字定义的常量值
Exceptions	方法表	final方法抛出的异常
EnclosingMethod	类文件	仅当一个类为局部类或者匿名类时才能拥有这个属性，这个属性用于标识这个类所在的外围方法
InnerClasses	类文件	内部类列表
LineNumberTable	Code属性	Java源码的行号与字节码指令的对应关系
LocalVariableTable	Code属性	方法的局部变量描述
StackMapTable	Code属性	JDK1.6中新增的属性，供新的类型检查校验器（Type Checker）检查和处理目标方法的局部变量和操作数栈锁需要的类型是否匹配
Signature	类，方法表，字段表	JDK1.5中新增的属性，这个属性用于支持泛型情况下的方法签名，在java语言中，任何类，接口，初始化方法或成员的泛型签名如果包含了类型变量（Type Variables）或者参数化类型（Parameterized Types），则Signature属性会为它记录泛型签名信息。由于java的泛型采用擦除法实现，在为了类型信息被擦除后导致签名混乱，需要这个属性记录泛型中的相关信息
SourceFile	类文件	记录源文件名称
SourceDebugExtension	类文件	JDK1.6中新增的属性，SourceDebugExtension属性用于存储额外的调试信息。譬如在进行JSP文件调试时，无法通过Java堆栈来定位到JSP文件的行号，JSR-45规范为这些非Java语言编写，却需要编译成字节码并运行在Java虚拟机中的程序提供了一个进行调试的标准机制，使用SourceDebugExtension属性就可以用于存储这个标准所新加入的调试信息
Synthetic	类，方法表，字段表	标识方法或者字段是否为编译器自动生成的
LocalVariableTypeTable	类	JDK1.5中新增的属性，它使用特征签名代替描述符，是为了引入泛型语法之后能描述泛型参数化类型而添加的
RuntimevisibleAnnotations	类，方法表，字段表	JDK1.5中新增的属性，为动态注解提供支持。RuntimevisibleAnnotations 属性用于指明哪些注解是运行时（实际上运行时就是进行反射调用）可见的
RuntimeInvisibleAnnotations	类，方法表，字段表	JDK1.5中新增的属性，与 RuntimevisibleAnnotations 属性作用刚好相反， 用于指明哪些注解是运行时不可见的
RuntimeVisibleParameterAnnotations	方法表	JDK1.5中新增的属性，作用与 RuntimevisibleAnnotations 属性类似，只不过作用对象为方法参数
RuntimeInvisibleParameterAnnotations	方法表	JDK1.5中新增的属性，作用与 RuntimeInvisibleAnnotations 属性类似，只不过作用对象为方法参数
AnnotationDetault	方法表	JDK1.5中新增的属性，用于记录注解类元素的默认值
BootstrapMethods	类文件	JDK1.5中新增的属性，用于保存 invokedynamic 指令引用的引导方法限定符

上述的每一个属性都需要从常量池中引用一个CONSTANT_Utf8_info类型常量来标示。还包含attribute_length（u4） 用于标示属性值所占用的位数，后面再跟着属性内容。下面为一些常见的属性子表结构。

• Code属性结构表，用于描述代码块

类型	名称	数量
u2	attribute_name_index	1
u4	attribute_length	1
u2	max_stack	1
u2	max_locals	1
u4	code_length	1
u1	code	code_lenght
u2	exception_table_lenght	1
exception_info	exception_table	exception_table_length
u2	attributes_count	1
attribute_info	attributes	attributes_count

• 异常属性结构表，用于描述异常信息

类型	名称	数量
u2	start_pc	1
u2	end_pc	1
u2	handler_pc	1
u2	catch_type	1

• Exceptions属性结构表

区别与异常表，该表主要是列举中方法中可能抛出的受检查异常，也就是方法描述时 throws关键字列举的异常。

类型	名称	数量
u2	attribute_name_index	1
u4	attribute_length	1
u2	number_of_exceptions	1
u2	exception_index_table	number_of_exceptions

• LineNumberTable属性结构表

用于描述 Java 源码行号与字节码行号之间的对应关系，默认声称到 Class 文件中。

类型	名称	数量
u2	attribute_name_index	1
u4	attribute_length	1
u2	line_number_table_length	1
line_number_info	line_number_table	line_number_table_length

其中 line_number_info 包含 start_pc 和 line_number 两个 u2 类型的数据项。

• LocalVariableTable属性结构表

用于描述栈帧中局部变量表中的变量与Java源码中定义的变量之间的关系，默认生成到Class文件中。

类型	名称	数量
u2	attribute_name_index	1
u4	attribute_length	1
u2	local_variable_table_lenght	1
local_variable_info	local_variable_table	local_variable_table_lenght

其中 local_variable_info 是代表栈帧与源码中局部变量的关联，见下表：

类型	名称	含义	数量
u2	start_pc	局部变量的生命周期开始的字节码偏移量	1
u2	length	局部变量的生命周期开始的作用范围覆盖长度	1
u2	name_index	指向常量池 CONSTANT_Utf8_info 索引	1
u2	descriptor_index	指向常量池 CONSTANT_Utf8_info 索引	1
u2	index	局部变量在栈帧局部变量表中Slot的位置	1

• SourceFile属性结构表

用于记录生成这个 Class文件 的源码文件名称。

类型	名称	数量
u2	attribute_name_index	1
u4	attribute_length	1
u2	sourcefile_index	1

其中 sourcefile_index 为指向常量池 CONSTANT_Utf8_info 索引。

• ConstantValue属性结构表

用于通知虚拟机自动为静态变量赋值。只有被 static 关键字修饰的变量才可以使用这项属性。

类型	名称	数量
u2	attribute_name_index	1
u4	attribute_length	1
u2	constant_index	1

• InnerClasses属性结构表

用于记录内部类与宿主类之间的关联，如果一个类中定义了内部类，编译器则会为它生成内部类 InnerClasses 属性。

类型	名称	数量
u2	attribute_name_index	1
u4	attribute_length	1
u2	number_of_classes	1
inner_classes_info	inner_classes	number_of_classes

每一个 inner_classes_info 代表一个内部类信息，结构如下：

类型	名称	含义	数量
u2	inner_class_info_index	指向常量池 CONSTANT_Class_info 索引	1
u2	outer_class_info_index	指向常量池 CONSTANT_Class_info 索引	1
u2	inner_name_index	指向常量池 CONSTANT_Utf8_info 索引，代表这个内部类的名称，如果匿名则为0	1
u2	inner_class_access_flags	内部类的访问标志，见上述访问标志篇章	1

• Deprecated/Synthetic属性结构表

前者是用于标示某个类，字段或者方法是否不再推荐使用。

后者是用于标示字段或者方法不是由 Java 源码直接产生，所有由非用户代码生成的方法都需要设置 Synthetic属性 或者 ACC_SYNTHETIC标志，但是 init方法 和 clinit方法 除外。结构如下：

类型	名称	数量
u2	attribute_name_index	1
u4	attribute_length	1

• StackMapTable属性结构表

于 JDK1.6 之后添加在 Class 规范中，位于 Code属性 表中，该属性会在虚拟机类加载的字节码校验阶段被新类型检查检验器（Type Checker）使用。

类型	名称	数量
u2	attribute_name_index	1
u4	attribute_length	1
u2	number_of_entries	1
stack_map_frame	stack_map_frame_entries	number_of_entries

• Signature属性结构表

于 JDK1.5 发布之后添加到 Class 规范中，它是一个可选的定长属性，可以出现在类，属性表，方法表结构的属性表中。该属性会记录泛型签名信息，在 Java 语言中泛型采用的是擦除法实现的伪泛型，在字节码（Code属性）中，泛型信息编译之后都统统被擦除掉。由于无法像 C# 等运行时支持获取真泛型类型，添加该属性用于弥补该缺陷，现在 Java 反射已经能获取到泛型类型。

类型	名称	数量
u2	attribute_name_index	1
u4	attribute_length	1
u2	signature_index	1

其中 signature_index 值必须是一个对常量池的有效索引且为 CONSTANT_Utf8_info，表示类签名，方法类型签名或字段类型签名。如果当前 Signature 属性是类文件的属性，则这个结构表示类签名，如果当前 Signature 属性是方法表的属性，则表示方法类型签名，如果当前 Signature 属性是字段表的属性，则表示字段类型签名。

• BootstrapMethods属性结构表

于 JDK1.7 发布后添加到 Class 规范中，是一个复杂变长的属性，位于类文件的属性表中。

类型	名称	数量
u2	attribute_name_index	1
u4	attribute_length	1
u2	num_bootstrap_methods	1
bootstrap_method	bootstrap_methods	num_bootstrap_methods

其中 bootstrap_method 结构如下：

类型	名称	数量
u2	bootstrap_method_ref	1
u2	num_bootstrap_arguments	1
u2	bootstrap_arguments	num_bootstrap_arguments

特殊字符串

所谓全限定名，就是使用 "." 分割类全名。比如 com/yummylau/TestClass 把类全名的 "." 换成 "/"，变成 com.yummylau.TestClass，多个全限定名可使用多个 "；"分割。
而简单名称则没有类型和参数修饰的方法或者字段的名字，比如方法 inc() 和字段 m 分别标示为 inc 和 m 。特殊字符串表包含一些基础类型的描述及方法描述。如下：

标识字符	含义
B	基本类型 byte
C	基本类型 char
D	基本类型 double
F	基本类型 float
I	基本类型 int
J	基本类型 long
S	基本类型 short
Z	基本类型 boolean
V	基本类型 void
L	对象类型，比如 Ljava/lang/Object

• 针对数组，每一个维度使用一个前置的 [ 字符来描述。比如定义一个 java.lang.String[][] 数组，被记录为 [[java.lang.String，一个整型数组 int[] 被记录为[I
• 针对方法，使用以下描述符：

方法场景	描述符
void inc（）	（）V
java.lang.String toString（）	（）Ljava/lang/String;
int indexOf（char[]source，int sourceOffest，int sourceCount，char[] target，int targetOffset，int targetCOunt，int formIndex）	（[CII[CIII）I

表格比较多，但是一般在使用的过程中逐步查找就可以了。

重新认识字节天书

这份字节天书，我按照上述的class文件结构表字节区间规律重新进行了排版。

行从上到下一一对应class文件结构表中的行。下面开始解析每行字节的含义，基本的逻辑都是索引到某个数据结构，该数据结构对应上述的某一张表格。

第1行为 魔数，主要是用于确认这个文件是否能被虚拟机加载， CAFEBABE 其实就是 Baristas咖啡。

第2行为 主次版本号，从 java-class版本对应 可知表示 Java SE 10，向下兼容到 JDK1.1。

第3行为 常量池中常量数量，由于从 1 开始计数，第 0 项预留用于表示“不引用任何一个常量池项目”， 转化 16 进制之后可知常量池有 18 项常量。 每一项常量都对应常量表的某一项， 按照表中规定的每一项常量对应各自的结构。

第4行为 第1项常量，为类中方法的符号引用，格式为第4项常量.第15项常量，为 java/lang/Object.< init >:()V

第5行为 第2项常量，为字段的符号引用，格式为第3项常量.第16项常量，为 TestClass.m:I

第6行为 第3项常量，为类或接口的符号引用，指向第 17 项常量，为 TestClass

第7行为 第4项常量，为类或接口的符号引用，指向第 18 项常量，为 java/lang/Object

第8行为 第5项常量，为 UTF-8 编码的字符串，长度为 1， 转化得到 m

第9行为 第6项常量，为 UTF-8 编码的字符串，长度为 1，转化得到 I

第10行为 第7项常量，为 UTF-8 编码的字符串，长度为 6，转化得到 < init >

第11行为 第8项常量，为 UTF-8 编码的字符串，长度为 3，转化得到 ()V

第12行为 第9项常量，为 UTF-8 编码的字符串，长度为 4，转化得到 Code

第13行为 第10项常量，为 UTF-8 编码的字符串，长度为 15，转化得到 LineNumberTable

第14行为 第11项常量，为 UTF-8 编码的字符串，长度为 3，转化得到 inc

第15行为 第12项常量，为 UTF-8 编码的字符串，长度为 3，转化得到 ()I

第16行为 第13项常量，为 UTF-8 编码的字符串，长度为 14，转化得到 SourceFile

第17行为 第14项常量，为 UTF-8 编码的字符串，长度为 10，转化得到 TestClass.java

第18行为 第15项常量，为字段或方法的部分符号引用, 格式为 {第7项常量}:{第8项常量}，为 < init >:()V

第19行为 第16项常量，为字段或方法的部分符号引用，格式为 {第5项常量}:{第6项常量}，为 m:I

第20行为 第17项常量，为 UTF-8 编码的字符串，长度为9，转化得到 TestClass

第21行为 第18项常量，为 UTF-8 编码的字符串，长度为16，转化得到 java/lang/Object

第22行为 访问标志， 查看访问标志表 可知为 0x0021（0x0001|0x0020）表明这个是一个普通类，既不是接口，枚举也不是注解，被 public 关键字修饰但没有被声明为 final 或 abstract

第23行为 类索引，对应 第3项常量，为 TestClass

第24行为 父类索引，对应 第4项常量，为 java/lang/Object

第25行为 实现接口的数目，0 表示没有实现任何接口

第26行为 字段的数目，存在一个字段需要解析

第27行 为 第1个字段，查看字段表可知 访问标志（0002）为 private, 名字（0005）为 m, 描述（0006）为 I, 没有属性（0000）

第28行 为 方法的数目，存在两个方法需要解析

第29～32行 为 第1个方法，查看方法表可知 访问标志（0001）为 public, 名字（0007）为 < init >, 描述（0008）为 ()V, 一个属性（0001）。由于存在一个属性，继续查看属性表。从 30 行开始解析属性 0009 解析为 第9项常量 Code, 查看属性表-Code属性结构表。但是发现 Code 块内部分字节难以解析。这是因为部分还需要结合 JVM 操作字节码指令才可以。这里先 mark 暂停。

第33～36行 为 第2个方法，查看方法表可知 访问标志（0001）为 public, 名字（000B）为 inc, 描述（000C）为 ()I, 一个属性（0001）。也存在一个属性。从 34 行开始解析属性 0009 解析为 第9项常量 Code, 同上，mark 暂停。

第37行为 属性的数目，存在一个属性

第38行为 第1个属性，000D解析为 第13项常量 sourceFile, 解析 sourceFile属性得到 TestClass.java

经过上述的解析，我们可得到：

到此，基本读懂了这份字节天书。 但是 Code 属性内容还是缺失。这时候我们需要一份字节码指令总表来帮助我们进一步解析 Code 里面涉及哪些指令及信息。

JVM 操作指令有哪些

下面是 JVM 操作指令表

字节码	助记符	指令含义
0x00	nop	什么都不做
0x01	aconst_null	将 null 推送至栈顶
0x02	iconst_m1	将 int 型 -1 推送至栈顶
0x03	iconst_0	将 int 型 0 推送至栈顶
0x04	iconst_1	将 int 型 1 推送至栈顶
0x05	iconst_2	将 int 型 2 推送至栈顶
0x06	iconst_3	将 int 型 3 推送至栈顶
0x07	iconst_4	将 int 型 4 推送至栈顶
0x08	iconst_5	将 int 型 5 推送至栈顶
0x09	lconst_0	将 long 型 0 推送至栈顶
0x0a	lconst_1	将 long 型 1 推送至栈顶
0x0b	fconst_0	将 float 型 0 推送至栈顶
0x0c	fconst_1	将 float 型 1 推送至栈顶
0x0d	fconst_2	将 float 型 2 推送至栈顶
0x0e	dconst_0	将 double 型 0 推送至栈顶
0x0f	dconst_1	将 double 型 1 推送至栈顶
0x10	bipush	将单字节的常量（-128 - 127）推送至栈顶
0x11	sipush	将一个短整形常量常量（-32768 - 32767）推送至栈顶
0x12	ldc	将 int, float, String 型常量值从常量池中推送至栈顶
0x13	ldc_w	将 int, float, String 型常量值从常量池中推送至栈顶（宽索引）
0x14	ldc2_w	将 long 或 float 型常量值从常量池中推送至栈顶（宽索引）
0x15	iload	将指定的 int 型本地变量推送至栈顶
0x16	lload	将指定的 long 型本地变量推送至栈顶
0x17	fload	将指定的 float 型本地变量推送至栈顶
0x18	dload	将指定的 dload 型本地变量推送至栈顶
0x19	aload	将指定的引用类型本地变量推送至栈顶
0x1a	iload_0	将第一个 int 型本地变量推送至栈顶
0x1b	iload_1	将第二个 int 型本地变量推送至栈顶
0x1c	iload_2	将第三个 int 型本地变量推送至栈顶
0x1d	iload_3	将第四个 int 型本地变量推送至栈顶
0x1e	lload_0	将第一个 long 型本地变量推送至栈顶
0x1f	lload_1	将第二个 long 型本地变量推送至栈顶
0x20	lload_2	将第三个 long 型本地变量推送至栈顶
0x21	lload_3	将第四个 long 型本地变量推送至栈顶
0x22	fload_0	将第一个 float 型本地变量推送至栈顶
0x23	fload_1	将第二个 float 型本地变量推送至栈顶
0x24	fload_2	将第三个 float 型本地变量推送至栈顶
0x25	fload_3	将第四个 float 型本地变量推送至栈顶
0x26	dload_0	将第一个 double 型本地变量推送至栈顶
0x27	dload_1	将第二个 double 型本地变量推送至栈顶
0x28	dload_2	将第三个 double 型本地变量推送至栈顶
0x29	dload_3	将第四个 double 型本地变量推送至栈顶
0x2a	aload_0	将第一个引用类型本地变量推送至栈顶
0x2b	aload_1	将第二个引用类型本地变量推送至栈顶
0x2c	aload_2	将第三个引用类型本地变量推送至栈顶
0x2d	aload_3	将第四个引用类型本地变量推送至栈顶
0x2e	iaload	将 int 型数组指定索引的值推送至栈顶
0x2f	laload	将 long 型数组指定索引的值推送至栈顶
0x30	faload	将 float 型数组指定索引的值推送至栈顶
0x31	daload	将 double 型数组指定索引的值推送至栈顶
0x32	aaload	将引用型数组指定索引的值推送至栈顶
0x33	baload	将 boolean 或 byte 型数组指定索引的值推送至栈顶
0x34	caload	将 char 型数组指定索引的值推送至栈顶
0x35	saload	将 short 型数组指定索引的值推送至栈顶
0x36	istore	将栈顶 int 型数值存入指定本地变量
0x37	lstore	将栈顶 long 型数值存入指定本地变量
0x38	fstore	将栈顶 float 型数值存入指定本地变量
0x39	dstore	将栈顶 double 型数值存入指定本地变量
0x3a	astore	将栈顶引用型数值存入指定本地变量
0x3b	istore_0	将栈顶 int 型数值存入第一个本地变量
0x3c	istore_1	将栈顶 int 型数值存入第二个本地变量
0x3d	istore_2	将栈顶 int 型数值存入第三个本地变量
0x3e	istore_3	将栈顶 int 型数值存入第四个本地变量
0x3f	lstore_0	将栈顶 long 型数值存入第一个本地变量
0x40	lstore_1	将栈顶 long 型数值存入第二个本地变量
0x41	lstore_2	将栈顶 long 型数值存入第三个本地变量
0x42	lstore_3	将栈顶 long 型数值存入第四个本地变量
0x43	fstore_0	将栈顶 float 型数值存入第一个本地变量
0x44	fstore_1	将栈顶 float 型数值存入第二个本地变量
0x45	fstore_2	将栈顶 float 型数值存入第三个本地变量
0x46	fstore_3	将栈顶 float 型数值存入第四个本地变量
0x47	dstore_0	将栈顶 double 型数值存入第一个本地变量
0x48	dstore_1	将栈顶 double 型数值存入第二个本地变量
0x49	dstore_2	将栈顶 double 型数值存入第三个本地变量
0x4a	dstore_3	将栈顶 double 型数值存入第四个本地变量
0x4b	astore_0	将栈顶引用型数值存入第一个本地变量
0x4c	astore_1	将栈顶引用型数值存入第二个本地变量
0x4d	astore_2	将栈顶引用型数值存入第三个本地变量
0x4e	astore_3	将栈顶引用型数值存入第四个本地变量
0x4f	iastore	将栈顶 int 型数值存入指定数组的指定索引位置
0x50	lastore	将栈顶 long 型数值存入指定数组的指定索引位置
0x51	fastore	将栈顶 float 型数值存入指定数组的指定索引位置
0x52	dastore	将栈顶 double 型数值存入指定数组的指定索引位置
0x53	aastore	将栈顶引用型数值存入指定数组的指定索引位置
0x54	bastore	将栈顶 boolean 或 byte 型数值存入指定数组的指定索引位置
0x55	castore	将栈顶 char 型数值存入指定数组的指定索引位置
0x56	sastore	将栈顶 short 型数值存入指定数组的指定索引位置
0x57	pop	将栈顶数值弹出（数值不能是 long 或 double 类型）
0x58	pop_2	将栈顶的一个（对于 long 或 double 类型）或两个数值（对于非 long 或 double 的其他类型）弹出
0x59	dup	复制栈顶数值并将复制值压入栈顶
0x5a	dup_x1	复制栈顶数值并将两个复制值压入栈顶
0x5b	dup_x2	复制栈顶数值并将三个（或两个）复制值压入栈顶
0x5c	dup_2	复制栈顶一个（对于 long 或 double 类型）或两个（非 long 或 double 的其他类型）数值并将复制值压入栈顶 ）
0x5d	dup_2_x1	dup_x1 指令的双倍版本
0x5e	dup_2_x2	dup_x2 指令的双倍版本
0x5f	swap	将栈最顶端的两个数值互换（数值不能是 long 或 double 类型）
0x60	iadd	将栈顶两 int 型数值相加并将结果压入栈顶
0x61	ladd	将栈顶两 long 型数值相加并将结果压入栈顶
0x62	fadd	将栈顶两 float 型数值相加并将结果压入栈顶
0x63	dadd	将栈顶两 double 型数值相加并将结果压入栈顶
0x64	isub	将栈顶两 int 型数值相减并将结果压入栈顶
0x65	lsub	将栈顶两 long 型数值相减并将结果压入栈顶
0x66	fsub	将栈顶两 float 型数值相减并将结果压入栈顶
0x67	dsub	将栈顶两 double 型数值相减并将结果压入栈顶
0x68	imul	将栈顶两 int 型数值相乘并将结果压入栈顶
0x69	lmul	将栈顶两 long 型数值相乘并将结果压入栈顶
0x6a	fmul	将栈顶两 float 型数值相乘并将结果压入栈顶
0x6b	dmul	将栈顶两 double 型数值相乘并将结果压入栈顶
0x6c	idiv	将栈顶两 int 型数值相除并将结果压入栈顶
0x6d	ldiv	将栈顶两 long 型数值相除并将结果压入栈顶
0x6e	fdiv	将栈顶两 float 型数值相除并将结果压入栈顶
0x6f	ddiv	将栈顶两 double 型数值相除并将结果压入栈顶
0x70	irem	将栈顶两 int 型数值作取模运算并将结果压入栈顶
0x71	lrem	将栈顶两 long 型数值作取模运算并将结果压入栈顶
0x72	frem	将栈顶两 float 型数值作取模运算并将结果压入栈顶
0x73	drem	将栈顶两 double 型数值作取模运算并将结果压入栈顶
0x74	ineg	将栈顶两 int 型数值作负并将结果压入栈顶
0x75	lneg	将栈顶两 long 型数值作负并将结果压入栈顶
0x76	fneg	将栈顶两 float 型数值作负并将结果压入栈顶
0x77	dneg	将栈顶两 double 型数值作负并将结果压入栈顶
0x78	ishl	将栈顶两 int 型数值左移位指定位数并将结果压入栈顶
0x79	lshl	将栈顶两 long 型数值左移位指定位数并将结果压入栈顶
0x7a	ishr	将栈顶两 int 型数值右（带符号）移位指定位数并将结果压入栈顶
0x7b	lshr	将栈顶两 long 型数值右（带符号）移位指定位数并将结果压入栈顶
0x7c	iushr	将栈顶两 int 型数值右（无符号）移位指定位数并将结果压入栈顶
0x7d	lushr	将栈顶两 long 型数值右（无符号）移位指定位数并将结果压入栈顶
0x7e	iand	将栈顶两 int 型数值作 “按位与” 并将结果压入栈顶
0x7f	land	将栈顶两 long 型数值作 “按位与” 并将结果压入栈顶
0x80	ior	将栈顶两 int 型数值作 “按位或” 并将结果压入栈顶
0x81	lor	将栈顶两 long 型数值作 “按位或” 并将结果压入栈顶
0x82	ixor	将栈顶两 int 型数值作 “按位异或” 并将结果压入栈顶
0x83	lxor	将栈顶两 long 型数值作 “按位异或” 并将结果压入栈顶
0x84	iinc	直接对 int 型变量增加指定值（如i++， i--， i+=2等）
0x85	i2l	将栈顶 int 型数值强制转成 long 型数值并将结果压入栈顶
0x86	i2f	将栈顶 int 型数值强制转成 float 型数值并将结果压入栈顶
0x87	i2d	将栈顶 int 型数值强制转成 double 型数值并将结果压入栈顶
0x88	l2i	将栈顶 long 型数值强制转成 int 型数值并将结果压入栈顶
0x89	l2f	将栈顶 long 型数值强制转成 float 型数值并将结果压入栈顶
0x8a	l2d	将栈顶 long 型数值强制转成 double 型数值并将结果压入栈顶
0x8b	f2i	将栈顶 float 型数值强制转成 int 型数值并将结果压入栈顶
0x8c	f2l	将栈顶 float 型数值强制转成 long 型数值并将结果压入栈顶
0x8d	f2d	将栈顶 float 型数值强制转成 double 型数值并将结果压入栈顶
0x8e	d2i	将栈顶 double 型数值强制转成 int 型数值并将结果压入栈顶
0x8f	d2l	将栈顶 double 型数值强制转成 long 型数值并将结果压入栈顶
0x90	d2f	将栈顶 double 型数值强制转成 float 型数值并将结果压入栈顶
0x91	i2b	将栈顶 int 型数值强制转成 byte 型数值并将结果压入栈顶
0x92	i2c	将栈顶 int 型数值强制转成 char 型数值并将结果压入栈顶
0x93	i2s	将栈顶 int 型数值强制转成 short 型数值并将结果压入栈顶
0x94	lcmp	比较栈顶两 long 型数值的大小，并将结果（1， 0 或 -1）压入栈顶
0x95	fcmpl	比较栈顶两 float 型数值的大小，并将结果（1， 0 或 -1）压入栈顶; 当其中一个数值为 “NaN” 时，将 -1 压入栈顶
0x96	fcmpg	比较栈顶两 float 型数值的大小，并将结果（1， 0 或 -1）压入栈顶; 当其中一个数值为 “NaN” 时，将 1 压入栈顶
0x97	dcmpl	比较栈顶两 double 型数值的大小，并将结果（1， 0 或 -1）压入栈顶; 当其中一个数值为 “NaN” 时，将 -1 压入栈顶
0x98	dcmpg	比较栈顶两 double 型数值的大小，并将结果（1， 0 或 -1）压入栈顶; 当其中一个数值为 “NaN” 时，将 1 压入栈顶
0x99	ifeg	当栈顶 int 型数值等于 0 时跳转
0x9a	ifne	当栈顶 int 型数值不等于 0 时跳转
0x9b	iflt	当栈顶 int 型数值小于 0 时跳转
0x9c	ifge	当栈顶 int 型数值大于或等于 0 时跳转
0x9d	ifgt	当栈顶 int 型数值大于 0 时跳转
0x9e	ifle	当栈顶 int 型数值小于或等于 0 时跳转
0x9f	if_icmpeq	比较栈顶两 int 型数值的大小，当结果等于 0 时跳转
0xa0	if_icmpne	比较栈顶两 int 型数值的大小，当结果不等于 0 时跳转
0xa1	if_icmplt	比较栈顶两 int 型数值的大小，当结果小于 0 时跳转
0xa2	if_icmpge	比较栈顶两 int 型数值的大小，当结果大于或等于 0 时跳转
0xa3	if_icmpgt	比较栈顶两 int 型数值的大小，当结果大于 0 时跳转
0xa4	if_icmple	比较栈顶两 int 型数值的大小，当结果小于或等于 0 时跳转
0xa5	if_icmpeq	比较栈顶两引用型数值，当结果相等时跳转
0xa6	if_icmpnc	比较栈顶两引用型数值，当结果不相等时跳转
0xa7	goto	无条件跳转
0xa8	jsr	跳转至指定的 16 位 offset 位置，并将 jsr 的下一条指令地址压入栈顶
0xa9	ret	返回至本地变量指定的 index 的指令位置（一般与 jsr 或 jsr_w 联合使用）
0xaa	tableswitch	用于 switch 条件跳转， case 值连续（可变长度指令）
0xab	lookupswitch	用于 switch 条件跳转， case 值连不续（可变长度指令）
0xac	ireturn	从当前方法返回 int
0xad	lreturn	从当前方法返回 long
0xae	freturn	从当前方法返回 float
0xaf	dreturn	从当前方法返回 double
0xb0	areturn	从当前方法返回对象引用
0xb1	return	从当前方法返回 void
0xb2	getstatic	获取指定类的静态域，并将其值压入栈顶
0xb3	putstatic	为指定的类的静态域赋值
0xb4	getfield	获取指定类的实例域，并将其值压入栈顶
0xb5	putfield	为指定的类的实例域赋值
0xb6	invokevirtual	调用实例方法
0xb7	invokespecial	调用超类构造方法， 实例初始化方法，私有方法
0xb8	invokestatic	调用静态方法
0xb9	invokeinterface	调用接口方法
0xba	invokedynamic	调用动态方法
0xbb	new	创建一个对象，并将其引用值压入栈顶
0xbc	newarray	创建一个指定的原始类型（如 int， float等）的数组，并将其引用值压入栈顶
0xbd	anewarray	创建一个引用型（如 类，接口，数组）的数组，并将其引用值压入栈顶
0xbe	arraylength	获得数组的长度值并压入栈顶
0xbf	athrow	将栈顶的异常抛出
0xc0	checkcast	检验类型转换， 检验未通过将抛出 ClassCastException
0xc1	instanceof	检验对象是否时指定类的实例， 如果是， 则将 1 压入栈顶，否则将 0 压入栈顶
0xc2	monitorenter	获得对象的锁，用于同步方法或同步块
0xc3	monitorexit	释放对象的锁，用于同步方法或同步块
0xc4	wide	扩展本地变量的宽度
0xc5	multianewarray	创建指定类型和指定维度的多维数组（执行该指令时，操作栈中必须包含各维度的长度值），并将其引用值压入栈顶
0xc6	ifnull	为 null 时跳转
0xc7	ifnonnull	不为 null 时跳转
0xc8	goto_w	无条件跳转（宽索引）
0xc9	jsr_w	跳转至指定的 32 位 offset 位置，并将 jsr_w 的下一条指令地址压入栈顶

上述表格内容更为具体的信息可参考 官方JVM指令文档，除上述表外，还需要认识一些数据类型及转化对应规则，同时再对上述指令的使用场景做一些总结划分。

数据类型在指令中的转化

数据类型	byte	short	int	long	float	double	char	reference
简化转化	b	s	i	l	f	d	c	a

指令集支持的数据类型

下面表格中T+指令构成 opcode, T 为上面表格各数据类型的简化转化。

opcode	byte	short	int	long	float	double	char	reference
Tipush	bipush	sipush
Tconst			iconst	lconst	fconst	dconst		aconst
Tload			iload	lload	fload	dload		aload
Tstore			istore	lstore	fstore	dstore		astore
Tinc				iinc
Taload	baload	saload	iaload	laload	faload	daload	caload	aaload
Tastore	bastore	sastore	iastore	lastore	fastore	dastore	castore	aastore
Tadd			iadd	ladd	fadd	dadd
Tsub			isub	lsub	fsub	dsub
Tmul			imul	lmul	fmul	dmul
Tdiv			idiv	ldiv	fdiv	ddiv
Trem			irem	lrem	frem	drem
Tneg			ineg	lneg	fneg	dneg
Tshl			ishl	lshl
Tshr			ishr	lshr
Tushr			iushr	lushr
Tand			iand	land
Tor			ior	lor
Txor			ixor	lxor
i2T	i2b	i2s		i2l	i2f	i2d
l2T			l2i		l2f	l2d
f2T			f2i	f2l		f2d
d2T			d2i	d2l	d2f
Tcmp				lcmp
Tcml					fcml	dcml
Tcmpg					fcmpg	dcmpg
if_TcmpOP			if_icmpOP					if_acopOP
Treturn			ireturn	lreturn	freturn	dreturn		areturn

大部分指令没有支持 byte，char 和 short 甚至是 boolean，编译器会在编译期或运行期把这类数据扩展为 int 类型数据。

加载/存储指令

加载/存储指令用于将数据在栈帧中的局部变量表和操作数栈之间来回传输。

• 将一个局部变量加载到操作栈：Tload，Tload_n。后者表示是一组指令。
• 将一个数值从操作数栈存储到局部变量表：Tstore ，Tstore_n。后者表示是一组指令。
• 将一个常量加载到操作数栈：Tipush，ldc，T_const 等
• 扩充局部变量表的访问索引指令：wide

运算指令

对操作数栈的数值进行运算之后把结果重新存入操作栈栈顶。

• 加法指令Tadd
• 减法指令Tsub
• 乘法指令Tmul
• 除法指令Tdiv
• 求余指令Trem
• 取反指令Tneg
• 位移指令Tshl，Tshr，Tushr
• 按位或指令Tor
• 按位与指令Tand
• 按位异或指令Txor
• 局部变量自增指令Tinc
• 比较指令Tcmpg ，Tcmpl

类型转化指令

类型转化指令用于将两种不同的数值类型进行相互转换，这种转换操作一般用于实现用户代码中的显式转换操作，或者用于处理字节码指令集中数据类型相关指令无法与数据类型一一对应的问题。

• int类型转其他i2T
• long类型转其他l2T
• float类型转其他f2T
• double类型转其他d2T

对象创建与访问指令

尽管类实例和数组都是对象，但 Java虚拟机 对类实例和数组的创建与操作使用了不同的字节码指令。

• 创建类实例new
• 创建数组newarray，anewarray，multianewarray
• 访问类变量和实例变量getfield，putfield，getstatic，putstatic
• 把一个数组元素加载到操作数栈Taload
• 将一个操作数栈的值存储到数组元素中Tastore
• 取数组长度的指令arraylength
• 检查类实例类型instanceof, checkcast

操作数栈管理指令

• 将操作数栈栈顶一个或者两个元素出栈pop，pop2
• 复制栈顶一个或两个数值并将复制值重新压入栈顶dup，dup2，dup_x1，dup2_x1，dup_x2，dup2_x2
• 将栈最顶端两个数值互换swap

控制转移指令

让虚拟机可以有条件或者无条件地从特定位置指令执行程序而不是在控制转移指令的下一条指令执行程序。

• 条件分支ifeq，ifit，ifle，ifne，ifgt，ifge，ifull，ifnonnull，if_icmpeq，if_icmpne，if_icmplt，if_icmpgt，if_icmple，if_icmpge，if_acmpeq，if_acmpne
• 复合条件分支tableswitch，lookupswitch`
• 无条件分支goto，goto_w，jsr，jsr_w，ret

方法调用和返回指令

• 调用对象的实例方法invokevirtual，根据对象的实际类型进行分派
• 调用接口方法invokeinterface, 会在运行时搜索一个实现了这个接口的方法的对象，找到适合的方法进行调用
• 调用一些需要特殊处理的实例方法invokespecial，包括实例初始化方法，私有方法和父类方法
• 调用类方法invokestatic 用于调用 static 方法
• 运行时动态解析处调用点限定符所引用的方法并执行该方法invokedynamic，区别于前面4条指令，它们都在固化在 JVM 内部，而该指令的分派逻辑是由用户所设定的引导方法决定的。

异常处理指令

athrow指令用于完成显式抛出异常（throw语句）的操作，除了用throw语句之外，JVM 还规定在运行时会在其他 JVM 指令检测到异常状况的时候自动抛出。比如当除数为 0 时 JVM 会在idiv或ldiv中抛出ArithmeticException异常。

同步指令

JVM的同步有一下场景，都是使用管程（Monitor）来支持

• 方法级的同步，不需要字节码控制，实现于方法调用和返回操作志宏。从方法表中ACC_SYNCHRONIZED得到一个方法是否是同步，如果被设置，则执行线程需要先持有管程才能执行，执行完之后释放管程。
• 方法内部一段指令序列的同步，由指令 monitorenter 和 monitorexit 来支持 synchronized 完成。

我们的 非常简单，实际上用不到这么多指令的，其他的可备份用于查询。

指令集辅助解析 Code

有了上述指令集帮助及膝，回到天书中的第 29-36 行内容重新解析。

第29-32行为 第1个方法, 查看方法表可知 访问标志（0001）为 public, 名字（0007）为 < init >, 描述（0008）为 ()V, 一个属性（0001）。由于存在一个属性，继续查看属性。从 30 行开始解析属性 0009 解析为 第9项常量 Code, 查看属性表-Code属性结构表及结合指令集中操作符信息， Code 属性最终的内容如下。（看到这里，你应该尝试过一遍哦 ）

第33-36行为 第2个方法, 查看方法表可知 访问标志（0001）为 public, 名字（000B）为 inc, 描述（000C）为 ()I, 一个属性（0001）。也存在一个属性。从 34 行开始解析属性 0009 解析为 第9项常量 Code, 内容如下。

至此，class文件内容基本确定可知。

为了验证我们的思路是否正确，可以通过javap查看 TestClass.class 的结构来进行对比。

除了javap帮我们做了格式化的工作外，也是按照我们分析字节码的逻辑来进行内容的输出, 感兴趣的伙伴可以查看javap内部实现。

当你读懂Class文件之后，你就可以进一步做很多工作了，比如借助 ASM 框架入侵 Gradle 构建流程注入静态代码等，更多场景等你挖掘。

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