java Class文件解析实例

java Class文件解析实例

其实网上已经有很多java Class文件的解析实例的文章，写这篇博客，只是为了自己仔仔细细的按照jvm spec看一边，别无其他。

先上class文件的格式。


ClassFile {
        u4 magic;
        u2 minor_version;
        u2 major_version;
        u2 constant_pool_count;
        cp_info constant_pool[constant_pool_count-1 ];
        u2 access_flags;
        u2 this_class;
        u2 super_class;
        u2 interfaces_count;
        u2 interfaces[interfaces_count];
        u2 fields_count;
        field_info fields[fields_count];
        u2 methods_count;
        method_info methods[methods_count];
        u2 attributes_count;
        attribute_info attributes[attributes_count];
    }

其中，u2代表2个字节的无符号整数。u4代表4个字节的无符号整数，其他如cp_info、 field_info
是一些结构数据，接下去会讲。
这次要解析的是一个非常简单的类：TJ.java，代码如下：

public class  TJ
{
    private final int f1 = 2 ;

    public int m1(int  i){
        return i+1 ;
    }

    private void  m2(){
    }
}

使用jdk1.6编译，产生的二进制类文件如下：
 
 

CA FE BA BE 00 00 00 32 00 16 0A 00 04 00 12 09
00 03 00 13 07 00 14 07 00 15 01 00 02 66 31 01
00 01 49 01 00 0D 43 6F 6E 73 74 61 6E 74 56 61
6C  75 65 03 00 00 00 02 01 00 06 3C 69 6E 69 74
3E  01 00 03 28 29 56 01 00 04 43 6F 64 65 01 00
0F 4C  69 6E 65 4E 75 6D 62 65 72 54 61 62 6C 65
01 00 02 6D 31 01 00 04 28 49 29 49 01 00 02  6D
32 01 00 0A 53 6F 75 72 63 65 46 69 6C 65 01 00
07 54 4A 2E 6A 61 76 61 0C 00 09 00 0A 0C 00 05
00 06 01 00 02 54 4A 01 00 10 6A 61 76 61  2F 6C
61 6E 67 2F 4F 62 6A 65 63 74 00 21 00 03 00 04
00 00 00 01 00 12 00 05 00 06 00 01 00 07 00 00
00 02 00 08 00 03 00 01 00 09 00 0A 00 01 00  0B
00 00 00 26 00 02 00 01 00 00 00 0A 2A B7 00 01
2A  05 B5 00 02 B1 00 00 00 01 00 0C 00 00 00  0A
00 02 00 00 00 01 00 04 00 03 00 01 00 0D 00  0E
00 01 00 0B 00 00 00 1C 00 02 00 02 00 00 00 04
1B  04 60 AC 00 00 00 01 00 0C 00 00 00 06 00 01
00 00 00 06 00 02 00 0F 00 0A 00 01 00 0B 00 00
00 19 00 00 00 01 00 00 00 01 B1 00 00 00 01 00
0C  00 00 00 06 00 01 00 00 00 0B 00 01 00 10 00
00 00 02 00 11

下面对照上面的格式结构一点点的解析。
 CA FE BA BE：头四个字节是魔数，表示这是java class文件。
 00 00：次版本为0。
 00 32：主版本0x32，表示jdk1.6编译的。Jdk1.5为0x31，jdk1.4为0x30。
 00 16：常量池的入口（entry）数量。包括自己本身（这里很奇怪），所以接下来有21项的常量池入口。
 我会在每个常量池项的前面表上索引。常量池的第一个字节表示类型。具体类型对照表如下：
 

Constant Type	Value
CONSTANT_Class	7
CONSTANT_Fieldref	9
CONSTANT_Methodref	10
CONSTANT_InterfaceMethodref	11
CONSTANT_String	8
CONSTANT_Integer	3
CONSTANT_Float	4
CONSTANT_Long	5
CONSTANT_Double	6
CONSTANT_NameAndType	12
CONSTANT_Utf8	1

0A 00 04 00 12：【1】，第一个字节为10，所以是CONSTANT_Methodref，它的结构如下：
 CONSTANT_Methodref_info {
 
 u1 tag;
 
 u2 class_index;
 
 u2 name_and_type_index;
 
 }
 
 所以，class_index=4，name_and_type_index=12,这两个代表常量池第4项和第12项。
 
 09 00 03 00 13：【2】 这是一个CONSTANT_Fieldref，他的结构和上面的类似class_index=3，name_and_type_index=13
 
 07 00 14：【3】这个是CONSTANT_Class，它的结构如下：
 
 CONSTANT_Class_info {
 
      u1 tag;
 
      u2 name_index;
 
     }
 
 name_index为20，指向的是一个utf8的字节码，即TJ，这个后面会看到。
 
 07 00 15: 【4】 也是一个CONSTANT_Class，name_index为21，即java/lang/Object
 
 01 00 02 66 31: 【5】CONSTANT_Utf8，结构如下：
 
 CONSTANT_Utf8_info {
 
 u1 tag;
 
 u2 length;
 
 u1 bytes[length];
 
 }
 
 最后两个字节代表字符串“f1”的utf-8字节码。
 
 01 00 01 49：【6】字符串I
 
 01 00 0D 43 6F 6E 73 74 61 6E 74 56 61 6C 75 65 ：【7】字符串ConstantValue
 
 03 00 00 00 02：【8】CONSTANT_Integer，整数值2 
 
 01 00 06 3C 69 6E 69 74 3E：【9】字符串<init>
 
 01 00 03 28 29 56：【10】字符串()V
 
 01 00 04 43 6F 64 65：【11】字符串code
 
 01 00 0F 4C 69 6E 65 4E 75 6D 62 65 72 54 61 62 6C 65：【12】字符串LineNumberTable
 
 01 00 02 6D 31：【13】字符串m1
 
 01 00 04 28 49 29 49 ：【14】字符串(I)I，表示一个整数参数且返回整数的方法。
 
 01 00 02 6D 32 ：【15】字符串m2
 
 01 00 0A 53 6F 75 72 63 65 46 69 6C 65 ：【16】字符串SourceFile
 
 01 00 07 54 4A 2E 6A 61 76 61：【17】字符串TJ.java
 
 0C 00 09 00 0A：【18】CONSTANT_NameAndType，结构如下：
 
 CONSTANT_NameAndType_info {
 
 u1 tag;
 
 u2 name_index;
 
 u2 descriptor_index;
 
 }
 name_index=9，代表方法<init>，descriptor_index=10，()V，代表无参且返回void的方法。
 
 
 0C 00 05 00 06：【19】结构同上，name_index=5，即f1，descriptor_index=6，即整数。
 
 01 00 02 54 4A ：【20】字符串TJ
 
 01 00 10 6A 61 76 61 2F 6C 61 6E 67 2F 4F 62 6A 65 63 74：【21】字符串java/lang/Object

到此，常量池结束。
00 21：类的描述符为public。
00 03 ：this class为常量池第三个，TJ，即这个类的名字为TJ
00 04：super class为常量池第四个，java/lang/Object，即它的超类为java.lang.Object
00 00：接口个数0。
00 01：field数量1。
00 12 00 05 00 06 00 01 00 07 00 00 00 02 00 08：field的结构如下
field_info {
     u2 access_flags;
     u2 name_index;
     u2 descriptor_index;
     u2 attributes_count;
     attribute_info attributes[attributes_count];
    }
access_flags为00 12，代表ACC_PRIVATE+ ACC_FINAL

name_index：常量池索引为5的入口，即f1，即类成员的名字为f1
descriptor_index：I，代表integer。
 attributes_count：1个。
attribute_info：
attribute_info {
     u2 attribute_name_index;
     u4 attribute_length;
     u1 info[attribute_length];
}

attribute_name_index：7，即ConstantValue，结构如下
ConstantValue_attribute {
     u2 attribute_name_index;
     u4 attribute_length;
     u2 constantvalue_index;
    }
attribute_length：2
constantvalue_index：2
----------------------------------------下面开始方法

00 03：3个方法。
method_info {
     u2 access_flags;
     u2 name_index;
     u2 descriptor_index;
     u2 attributes_count;
     attribute_info attributes[attributes_count];
    }
--------------------------------------------第一个方法<init>，这个是编译器产生的生成实例的初始化方法。
access_flags：public
name_index：00 09，<init>
descriptor_index：00 0A，()V表示无参数，返回void
attributes_count :00 01,1个
attribute_name_index ：00 0B ，code
attribute_length：38个
Code_attribute {
     u2 attribute_name_index;
     u4 attribute_length;
     u2 max_stack;
     u2 max_locals;
     u4 code_length;
     u1 code[code_length];
     u2 exception_table_length;
     {     u2 start_pc;
            u2 end_pc;
            u2  handler_pc;
            u2  catch_type;
     } exception_table[exception_table_length];
     u2 attributes_count;
     attribute_info attributes[attributes_count];
    }
max_stack: 00 02
max_locals: 00 01
code_length: 00 00 00 0A,10
code: 2A B7 00 01 2A 05 B5 00 02 B1,指令
exception table length：00 00
attributes_count：1
attribute_name_index：00 0C，LineNumberTable
LineNumberTable_attribute {
     u2 attribute_name_index;
     u4 attribute_length;
     u2 line_number_table_length;
     {  u2 start_pc;     
        u2 line_number;     
     } line_number_table[line_number_table_length];
    }
attribute_length：10
line_number_table_length：2
start_pc：00 00
line_number：00 01
tart_pc：00 04
line_number：00 03
到此第一个方法结束。
----------------------------------------------------------------------第二个方法开始
access_flags：00 01，public
name_index：00 0D，m1
desc_index：00 0E，(I)I，有一个整数参数，返回一个整数。
00 01：一个attr
00 0B：code
00 00 00 1C：attr_length:28
Code_atrr:28个字节，不分析了和上面的方法相同。

----------------------------------------------------------------------第三个方法
00 02：private
00 0F：m2
00 0A: ()V，无参，返回void
00 01：一个attr
00 0B：code
00 00 00 19：attr_length  25
接下去的25个字节是Code_atrr，同样不分析了。
------------------------------------------------------------------
00 01：1个类的attr
00 10：SourceFile
00 00 00 02：len=2
00 11：17，TJ.java