5 字节码文件结构

目录

• 1 Class类文件结构
  
• 2 常量池
  
  
  
  • 2.1 字面量
    
  • 2.2 符号引用
    
  • 2.3 常量的表结构
    
    
    
    • 2.3.1 表结构的属性解析
      
    • 2.3.2 17种常量的表结构解析
      
    
    
  • 2.4 javap分析字节码文件
    
  
  

1 Class类文件结构

• Class文件：是一组以8个字节为基础单位的二进制流，当需要存储空间超过8字节时，会按照高位在前的方式分割【大端法】成若干个8个字节进行存储
  
• 魔数：头4个字节，固定值为：0xCAFEBABE
  
• 版本号：魔数的后继4个字节，第5和第6个字节是次版本号，第7和第8个字节是主版本号
  
• 常量池：版本号的后续字节。
  
• 常量池的常量计数值：常量池部分的前2个字节，表示该文件有多少个常量，计数值从1开始
  
• 常量池的常量：分为字面量、符号引用
  
• 字面量：接近于Java语言层面的常量概念，如文本字符串、被声明为final的常量值等
  
• 符号引用：编译原理方面的概念。
  
  

2 常量池

常量池的常量分为两种类型：字面量、符号引用
2.1 字面量

字面量比 较接近于Java语言层面的常量概念，如文本字符串、被声明为final的常量值等。
2.2 符号引用

符号引用则属于编译原理方面的概念，包括这几类：

• 包（Package）
  
• 类和接口的全名
  
• 字段的名称和描述符
  
• 方法的名称和描述符
  
• 方法句柄和方法类型
  
• 动态调用点和动态常量
  

2.3 常量的表结构

常量池中每一项常量都是一个表，一共有17种表结构，因此一共有17种常量。17种常量类型如下所示：


2.3.1 表结构的属性解析

表结构，可以表示为：【属性：对应的值】，每种常量类型（表）都有一个或者多个属性，所有属性的解释如下：

• tag：标志位，用于区分常量类型。
  
• index：常量池的索引值，它指向常量池中另外一种类型常量。
  
• length：该UTF-8编码的字符串长度是多少字节 （只有CONSTANT_Utf8_info类型才有该属性）
  
• bytes：表示 UTF-8_info、Float_info、integer_info 、Long_info、Double_info 等常量类型的值。
  
• reference_kind：
  
• reference：index：
  
• descriptor_index:
  
• .......
  

2.3.2 17种常量的表结构解析

表结构起始的第一位都是flag标志位


（JDK7增加的三种：CONSTANT_MethodHandle_info、CONSTANT_MethodType_info和 CONSTANT_InvokeDynamic_info，JDK11中又增加了第四种常量CONSTANT_Dynamic_info，在后续章节中详细解）
2.4 javap分析字节码文件

javap：用于分析Class文件字节码的工具，在JDK的bin目录中。
javap -verbose 输出字节码的内容。
测试的java代码：

1. package com.minnesota.practice.test;
3. public class ByteCodeTest {
4.     private static final String DREAM = "byte dancing";
5.     public static void main(String[] args) {
6.         int a = 1;
7.         int b = 2;
8.         int c = a+b;
9.     }
10. }

复制代码

ByteCodeTest.class 内容浏览：

javap -verbose ByteCodeTest.class 解析后：

1. javap -verbose ByteCodeTest.class
3. 输出结果：
4. Classfile /路径脱敏/ByteCodeTest.class
5.   Last modified 2022-10-25; size 396 bytes
6.   MD5 checksum be72a2ed3bf8578da63968ce35880d3d
7.   Compiled from "ByteCodeTest.java"
8. public class com.minnesota.practice.test.ByteCodeTest
9.   minor version: 0
10.   major version: 52
11.   flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
12. Constant pool:
13.    #1 = Methodref          #3.#16         // java/lang/Object."<init>":()V
14.    #2 = Class              #17            // com/minnesota/practice/test/ByteCodeTest
15.    #3 = Class              #18            // java/lang/Object
16.    #4 = Utf8               DREAM
17.    #5 = Utf8               Ljava/lang/String;
18.    #6 = Utf8               ConstantValue
19.    #7 = String             #19            // byte dancing
20.    #8 = Utf8               <init>
21.    #9 = Utf8               ()V
22.   #10 = Utf8               Code
23.   #11 = Utf8               LineNumberTable
24.   #12 = Utf8               main
25.   #13 = Utf8               ([Ljava/lang/String;)V
26.   #14 = Utf8               SourceFile
27.   #15 = Utf8               ByteCodeTest.java
28.   #16 = NameAndType        #8:#9          // "<init>":()V
29.   #17 = Utf8               com/minnesota/practice/test/ByteCodeTest
30.   #18 = Utf8               java/lang/Object
31.   #19 = Utf8               byte dancing
32. {
33.   public com.minnesota.practice.test.ByteCodeTest();
34.     descriptor: ()V
35.     flags: ACC_PUBLIC
36.     Code:
37.       stack=1, locals=1, args_size=1
38.          0: aload_0
39.          1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
40.          4: return
41.       LineNumberTable:
42.         line 3: 0
44.   public static void main(java.lang.String[]);
45.     descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
46.     flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
47.     Code:
48.       stack=2, locals=4, args_size=1
49.          0: iconst_1
50.          1: istore_1
51.          2: iconst_2
52.          3: istore_2
53.          4: iload_1
54.          5: iload_2
55.          6: iadd
56.          7: istore_3
57.          8: return
58.       LineNumberTable:
59.         line 6: 0
60.         line 7: 2
61.         line 8: 4
62.         line 9: 8
63. }
64. SourceFile: "ByteCodeTest.java"

复制代码

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待续！

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