java的class類文件結構

利用五一小假期，看了一下java的類class文件結構，在此記錄一下學習筆記。

 

字節碼

程序的存儲格式。語言無關。

跨平臺。

class文件 — 概述

• 包含了Java虛擬機指令集和符號表，以及若干其餘輔助信息。
• class文件是一組以8位字節爲基礎單位的二進制流。大端方式存儲。

class文件 — 結構

1. 魔數、class文件的版本
   魔數：肯定這個文件能被虛擬機接受。4個字節：0xCAFEBABE
   版本：緊接着魔數後面。4個字節。
             第五、6個字節標識次版本號。
             第七、8個字節標識主版本號。
    
2. 常量池
   緊接着版本號，資源倉庫。
   主要存放兩大類常量：字面量（文本字符串、聲明爲final的常量值等）、符號引用。
   java代碼javac編譯，在虛擬機加載class文件時動態連接。
   當虛擬機運行時，須要從常量池獲取對應的符號引用，再在類建立或運行時解析、翻譯到具體的內存地址中。
   Java中若是定義超過64KB英文字符的變量或方法名，將沒法解析。
    
3. 訪問標誌
   用於識別一些類或接口層次的訪問信息。
   好比public、final等。
    
4. 類索引、父類索引、接口索引集合
   用這三項數據來肯定這個類的繼承關係。
   類索引：肯定這個類的全限定名。
   父類索引：用於肯定這個類的父類的全限定名。
   接口索引集合：用來描述這個類實現了哪些接口。
    
5. 字段表集合
   用於描述接口或者類中聲明的變量。
   包括的信息：字段的做用域、實例變量仍是類變量、可變性、併發可見性、能否被序列化、字段數據類型、字段名稱。
    
6. 方法表集合
   對方法的描述，相似字段表集合。
   方法裏的java代碼，存儲在「Code」屬性裏。
   Java中，要重載一個方法，要求必須擁有一個與原方法不一樣的特徵簽名。
    
7. 屬性表集合
   在class文件、字段表、方法表中，均可以攜帶本身的屬性表集合，以用於描述某些場景專有的信息。

字節碼指令簡介

由一個字節長度的、表明着某種特定操做含義的數字、以及跟隨其後的0至多個表明此操做所需參數構成。

1. 字節碼
   大部分的指令都沒有支持byte、char、short，甚至徹底沒有boolean類型。編譯器會在編譯期或運行期將byte、short類型的數據帶符號擴展爲相應的int類型數據，將boolean和char類型數據零位擴展爲相應的int類型數據。
   
   大多數對於boolean、byte、short、char類型數據的操做，實際上都是使用相應的int類型做爲運算類型。
    
2. 加載和存儲指令
   用於將數據在棧幀中的局部變量表和操做數棧之間來回傳輸。
    
3. 運算指令
   用於對兩個操做數棧上的值進行某種特定的運算，並把結果從新存入到操做棧頂。
   分爲兩種：對整型數據進行運算的指令、對浮點型數據運算的指令。
   舍入操做：向最接近數舍入模式。
    
4. 類型轉換指令
   將兩種不一樣的數值類型相互轉換。
   寬化類型轉換、窄化類型轉換。
    
5. 對象建立與訪問指令
   new、newarray、getfield、putfield、baload、bastore、arraylength、instanceof等等。
    
6. 操做數棧管理指令
   pop、dup、swap等等。
    
7. 控制轉移指令
   在有條件或無條件地修改PC寄存器的值。
    
8. 方法調用和返回指令
   invokevirtual、invokeinterface、invokespecial、invokestatic、invokedynamic等
    
9. 異常處理指令
   顯示拋出異常：athrow；
   虛擬機檢測到異常字段拋出：如ArithmeticException。
    
10. 同步指令
    使用管程來實現。

 

初步看完，有的地方仍是有點難理解，並且感受過段時間就會忘記。惟有往後不斷思考、複習來加深印象。