Class文件解析

1 准备工作

获取class文件byte[]

1. public static byte[] getFileBytes(File file) {
2.         try (FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream(file)) {
3.             int available = fileInputStream.available();
4.             byte[] data=new byte[available];
5.             fileInputStream.read(data,0,available-1);
6.             return data;
7.         } catch (Exception e) {
8.             e.printStackTrace();
9.         }
10.         return null;
11.     }

复制代码

这里使用jdk的ByteBuffer包装bytes
ByteBuffer data = ByteBuffer.wrap(getFileBytes(file));
因为ByteBuffer没有无符号的读取方法,所以自己实现一下,也可以直接用netty的Bytebuf,里面方法齐全

1.     // 图方便直接返回int
2.     private int readUnsignedByte(ByteBuffer data) {
3.         return data.get() & 0xff;
4.     }
6.     // 图方便直接返回int
7.     private int readUnsignedShort(ByteBuffer data) {
8.         return data.getShort() & 0xffff;
9.     }
10.    
11.     private long readUnsignedInt(ByteBuffer data) {
12.         return data.getInt() & 0xffffffffL;
13.     }

复制代码

定义class文件结构
参考:  https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se8/html/jvms-4.html

1.     private static class ClassFileStructure {
2.         long magic;
3.         int minorVersion;
4.         int majorVersion;
5.         int constantPoolCount;
6.         ConstantPool[] constantPool;
7.         int accessFlags;
8.         int thisClass;
9.         int superClass;
10.         int interfacesCount;
11.         int[] interfaces;
12.         int fieldsCount;
13.         FieldInfo[] fields;
14.         int methodsCount;
15.         MethodInfo[] methods;
16.         int attributesCount;
17.         AttributeInfo[] attributes;
18.     }

复制代码

2 开始解析

2.1 magic

1.     private void magic(ClassFileStructure structure, ByteBuffer data) {
2.         structure.magic = readUnsignedInt(data);
3.     }

复制代码

2.2 minorVersion

1.     private void minorVersion(ClassFileStructure structure, ByteBuffer data) {
2.         structure.minorVersion = readUnsignedShort(data);
3.     }

复制代码

2.3 majorVersion

1.     private void majorVersion(ClassFileStructure structure, ByteBuffer data) {
2.         structure.majorVersion = readUnsignedShort(data);
3.     }

复制代码

2.4 constantPoolCount

1.    private void constantPoolCount(ClassFileStructure structure, ByteBuffer data) {
2.         structure.constantPoolCount = readUnsignedShort(data);
3.    }

复制代码

2.5 ConstantPool[]
ConstantPool不同tag解析方式不同,定义抽象类ConstantPool,子类按规则解析

1.     private abstract static class ConstantPool {
2.     int tag;
4.     public ConstantPool(int tag) {
5.         this.tag = tag;
6.     }
8.     abstract void parse(ByteBuffer data);
9. }

复制代码

子类实现ConstantPool
ConstantUtf8:

1. private class ConstantUtf8 extends ConstantPool {
2.     int length;
3.     byte[] bytes;
5.     public ConstantUtf8(int tag) {
6.         super(tag);
7.     }
9.     @Override
10.     void parse(ByteBuffer data) {
11.         this.length = readUnsignedShort(data);
12.         bytes = new byte[this.length];
13.         for (int i = 0; i < this.length; i++) {
14.             bytes[i] = (byte) readUnsignedByte(data);
15.         }
16.     }
17. }

复制代码

ConstantMethodHandle:

1. private class ConstantMethodHandle extends ConstantPool {
2.     short referenceKind;
3.     int referenceIndex;
5.     public ConstantMethodHandle(int tag) {
6.         super(tag);
7.     }
9.     @Override
10.     void parse(ByteBuffer data) {
11.         this.referenceKind = (short) readUnsignedByte(data);
12.         this.referenceIndex = readUnsignedShort(data);
13.     }
14. }

复制代码

ConstantMethodType:

1. private class ConstantMethodType extends ConstantPool {
2.     int descriptorIndex;
4.     public ConstantMethodType(int tag) {
5.         super(tag);
6.     }
8.     @Override
9.     void parse(ByteBuffer data) {
10.         this.descriptorIndex = readUnsignedShort(data);
11.     }
12. }

复制代码

ConstantClass:

1. private class ConstantClass extends ConstantPool {
2.     int nameIndex;
4.     public ConstantClass(int tag) {
5.         super(tag);
6.     }
8.     @Override
9.     void parse(ByteBuffer data) {
10.         this.nameIndex = readUnsignedShort(data);
11.     }
12. }

复制代码

ConstantClass:

1.    private class ConstantClass extends ConstantPool {
2.     int nameIndex;
4.     public ConstantClass(int tag) {
5.         super(tag);
6.     }
8.     @Override
9.     void parse(ByteBuffer data) {
10.         this.nameIndex = readUnsignedShort(data);
11.     }
12. }

复制代码

ConstantFieldref:

1. private class ConstantFieldref extends ConstantPool {
2.     int classIndex;
3.     int nameAndTypeIndex;
5.     public ConstantFieldref(int tag) {
6.         super(tag);
7.     }
9.     @Override
10.     void parse(ByteBuffer data) {
11.         this.classIndex = readUnsignedShort(data);
12.         this.nameAndTypeIndex = readUnsignedShort(data);
13.     }
14. }

复制代码

ConstantMethodref:

1. private class ConstantMethodref extends ConstantPool {
2.     int classIndex;
3.     int nameAndTypeIndex;
5.     public ConstantMethodref(int tag) {
6.         super(tag);
7.     }
9.     @Override
10.     void parse(ByteBuffer data) {
11.         this.classIndex = readUnsignedShort(data);
12.         this.nameAndTypeIndex = readUnsignedShort(data);
13.     }
14. }

复制代码

ConstantInterfaceMethodref:

1. private class ConstantInterfaceMethodref extends ConstantPool {
2.     int classIndex;
3.     int nameAndTypeIndex;
5.     public ConstantInterfaceMethodref(int tag) {
6.         super(tag);
7.     }
9.     @Override
10.     void parse(ByteBuffer data) {
11.         this.classIndex = readUnsignedShort(data);
12.         this.nameAndTypeIndex = readUnsignedShort(data);
13.     }
14. }

复制代码

ConstantString:

1. private class ConstantString extends ConstantPool {
2.     int stringIndex;
4.     public ConstantString(int tag) {
5.         super(tag);
6.     }
8.     @Override
9.     void parse(ByteBuffer data) {
10.         this.stringIndex = readUnsignedShort(data);
11.     }
12. }

复制代码

ConstantInteger:

1. private class ConstantInteger extends ConstantPool {
2.     long bytes;
4.     public ConstantInteger(int tag) {
5.         super(tag);
6.     }
8.     @Override
9.     void parse(ByteBuffer data) {
10.         this.bytes = readUnsignedInt(data);
11.     }
12. }

复制代码

ConstantFloat:

1. private class ConstantFloat extends ConstantPool {
2.     long bytes;
4.     public ConstantFloat(int tag) {
5.         super(tag);
6.     }
8.     @Override
9.     void parse(ByteBuffer data) {
10.         this.bytes = readUnsignedInt(data);
11.     }
12. }

复制代码

ConstantLong:

1. private class ConstantLong extends ConstantPool {
2.     long highBytes;
3.     long lowBytes;
5.     public ConstantLong(int tag) {
6.         super(tag);
7.     }
9.     @Override
10.     void parse(ByteBuffer data) {
11.         this.highBytes = readUnsignedInt(data);
12.         this.lowBytes = readUnsignedInt(data);
13.     }
14. }

复制代码

ConstantDouble:

1.    private class ConstantDouble extends ConstantPool {
2.         long highBytes;
3.         long lowBytes;
4.         public ConstantDouble(int tag) {
5.             super(tag);
6.         }
7.         @Override
8.         void parse(ByteBuffer data) {
9.             this.highBytes = readUnsignedInt(data);
10.             this.lowBytes = readUnsignedInt(data);
11.         }
12.     }

复制代码

ConstantNameAndType:

1.   private class ConstantNameAndType extends ConstantPool {
2.         int nameIndex;
3.         int descriptorIndex;
4.         public ConstantNameAndType(int tag) {
5.             super(tag);
6.         }
7.         @Override
8.         void parse(ByteBuffer data) {
9.             this.nameIndex = readUnsignedShort(data);
10.             this.descriptorIndex = readUnsignedShort(data);
11.         }
12.     }

复制代码

ConstantInvokeDynamic:

1.   private class ConstantInvokeDynamic extends ConstantPool {
2.         int bootstrapMethodAttrIndex;
3.         int nameAndTypeIndex;
4.         public ConstantInvokeDynamic(int tag) {
5.             super(tag);
6.         }
7.         @Override
8.         void parse(ByteBuffer data) {
9.             this.bootstrapMethodAttrIndex = readUnsignedShort(data);
10.             this.nameAndTypeIndex = readUnsignedShort(data);
11.         }
12.     }

复制代码

以上是所有 constantPool 子类型,现在开始解析
坑：“所有 8 字节常量都占用文件constant_pool表中的两个条目class。 如果
CONSTANT_Long_infoorCONSTANT_Double_info结构是constant_pool表中索引n处的项目，则池中的下一个可用项目位于索引n +2 处。
constant_pool 索引n +1 必须有效但被视为不可用 。 回想起来，让 8 字节常量占用两个常量池条目是一个糟糕的选择。”

1. private void constantPool(ClassFileStructure structure, ByteBuffer data) {
2.         structure.constantPool = new ConstantPool[structure.constantPoolCount - 1];
3.         for (int i = 0; i < structure.constantPool.length; i++) {
4.             int type = readUnsignedByte(data);
5.             int index = i;
6.             switch (type) {
7.                 case 1: //
8.                     structure.constantPool[i] = new ConstantUtf8(type);
9.                     break;
10.                 case 3: //
11.                     structure.constantPool[i] = new ConstantInteger(type);
12.                     break;
13.                 case 4:
14.                     structure.constantPool[i] = new ConstantFloat(type);
15.                     break;
16.                 case 5:
17.                     structure.constantPool[i] = new ConstantLong(type);
18.                     i++;// 占2位
19.                     break;
20.                 case 6:
21.                     structure.constantPool[i] = new ConstantDouble(type);
22.                     i++;// 占2位
23.                     break;
24.                 case 7: //
25.                     structure.constantPool[i] = new ConstantClass(type);
26.                     break;
27.                 case 8: //
28.                     structure.constantPool[i] = new ConstantString(type);
29.                     break;
30.                 case 9: //
31.                     structure.constantPool[i] = new ConstantFieldref(type);
32.                     break;
33.                 case 10: //
34.                     structure.constantPool[i] = new ConstantMethodref(type);
35.                     break;
36.                 case 11: //
37.                     structure.constantPool[i] = new ConstantInterfaceMethodref(type);
38.                     break;
39.                 case 12: //
40.                     structure.constantPool[i] = new ConstantNameAndType(type);
41.                     break;
42.                 case 15: //
43.                     structure.constantPool[i] = new ConstantMethodHandle(type);
44.                     break;
45.                 case 16: //
46.                     structure.constantPool[i] = new ConstantMethodType(type);
47.                     break;
48.                 case 18: //
49.                     structure.constantPool[i] = new ConstantInvokeDynamic(type);
50.                     break;
51.                 default:
52.                     throw new ParserException("class file parser exception");
53.             }
54.             structure.constantPool[index].parse(data);
55.         }
56.     }

复制代码

2.6 accessFlags

1.     private void accessFlags(ClassFileStructure structure, ByteBuffer data) {
2.         structure.accessFlags = readUnsignedShort(data);
3.     }

复制代码

2.7 thisClass

1.     private void thisClass(ClassFileStructure structure, ByteBuffer data) {
2.         structure.thisClass = readUnsignedShort(data);
3.     }

复制代码

2.8 superClass

1.     private void superClass(ClassFileStructure structure, ByteBuffer data) {
2.         structure.superClass = readUnsignedShort(data);
3.     }

复制代码

2.9 interfacesCount

1.     private void interfacesCount(ClassFileStructure structure, ByteBuffer data) {
2.         structure.interfacesCount = readUnsignedShort(data);
3.     }

复制代码

2.10 int[] interfaces

1.     private void interfaces(ClassFileStructure structure, ByteBuffer data) {
2.         structure.interfaces = new int[structure.interfacesCount];
3.         for (int i = 0; i < structure.interfacesCount; i++) {
4.             structure.interfaces[i] = readUnsignedShort(data);
5.         }
6.     }

复制代码

2.11 fieldsCount

1.     private ClassFile fieldsCount(ClassFileStructure structure, ByteBuffer data) {
2.         structure.fieldsCount = readUnsignedShort(data);
3.         return this;
4.     }

复制代码

2.12 FieldInfo[] fields
FieldInfo：

1. private class FieldInfo {
2.         int accessFlags;
3.         int nameIndex;
4.         int descriptorIndex;
5.         int attributesCount;
6.         AttributeInfo[] attributes;
8.         public FieldInfo parse(ByteBuffer data) {
9.             this.accessFlags = readUnsignedShort(data);
10.             this.nameIndex = readUnsignedShort(data);
11.             this.descriptorIndex = readUnsignedShort(data);
12.             this.attributesCount = readUnsignedShort(data);
13.             this.attributes = new AttributeInfo[attributesCount];
14.             for (int i = 0; i < this.attributesCount; i++) {
15.                 this.attributes[i] = new AttributeInfo().parse(data);
16.             }
17.             return this;
18.         }
19.     }

复制代码

AttributeInfo:

1.   private class AttributeInfo {
3.         int attributeNameIndex;
4.         long attributeLength;
5.         short[] info;
7.         public AttributeInfo parse(ByteBuffer data) {
8.             this.attributeNameIndex = readUnsignedShort(data);
9.             this.attributeLength = readUnsignedInt(data);
10.             this.info = new short[(int) attributeLength];
11.             for (int i = 0; i < this.attributeLength; i++) {
12.                 this.info[i] = (short) readUnsignedByte(data);
13.             }
14.             return this;
15.         }
16.     }

复制代码

1.     private void fields(ClassFileStructure structure, ByteBuffer data) {
2.         structure.fields = new FieldInfo[structure.fieldsCount];
3.         for (int i = 0; i < structure.fieldsCount; i++) {
4.             structure.fields[i] = new FieldInfo().parse(data);
5.         }
6.     }

复制代码

2.13 methodsCount

1.     private ClassFile methodsCount(ClassFileStructure structure, ByteBuffer data) {
2.         structure.methodsCount = readUnsignedShort(data);
3.         return this;
4.     }

复制代码

2.14 MethodInfo[]
MethodInfo:

1. private class MethodInfo {
2.         int accessFlags;
3.         int nameIndex;
4.         int descriptorIndex;
5.         int attributesCount;
6.         AttributeInfo[] attributes;
8.         public MethodInfo parse(ByteBuffer data) {
9.             this.accessFlags = readUnsignedShort(data);
10.             this.nameIndex = readUnsignedShort(data);
11.             this.descriptorIndex = readUnsignedShort(data);
12.             this.attributesCount = readUnsignedShort(data);
13.             this.attributes = new AttributeInfo[attributesCount];
14.             for (int i = 0; i < this.attributesCount; i++) {
15.                 this.attributes[i] = new AttributeInfo().parse(data);
16.             }
17.             return this;
18.         }
19.     }

复制代码

1.     private void methods(ClassFileStructure structure, ByteBuffer data) {
2.         structure.methods = new MethodInfo[structure.methodsCount];
3.         for (int i = 0; i < structure.methodsCount; i++) {
4.             structure.methods[i] = new MethodInfo().parse(data);
5.         }
6.     }

复制代码

2.15 attributesCount

1.     private void attributesCount(ClassFileStructure structure, ByteBuffer data) {
2.         structure.attributesCount = readUnsignedShort(data);
3.     }

复制代码

2.16 AttributeInfo[]

1.     private void attributes(ClassFileStructure structure, ByteBuffer data) {
2.         structure.attributes = new AttributeInfo[structure.attributesCount];
3.         for (int i = 0; i < structure.attributesCount; i++) {
4.             structure.attributes[i] = new AttributeInfo().parse(data);
5.         }
6.     }

复制代码

免责声明：如果侵犯了您的权益，请联系站长，我们会及时删除侵权内容，谢谢合作！