JVM-CLASS文件结构

一、Class文件组成内容

1. Class文件格式

演示案例：

public class TestM {    private int m;    public int inc() {        return m + 1;    }}

对应的字节码文件：

第一个u4字节代表这是一个class文件：cafe babe（固定的）。

第二个u4字节代表JDK编译的版本号。

• int i = 3;
  

  字面量就是=右边的东西（3）。

• • 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

常量池总共有21个常量（HEX：00 16）（22-1）

常量池结构表-1

常量池结构表-2

• 0a：===》10 （对应到常量池结构表查找tag值）代表的Methodref_info

  00 06，00 18 ===》#6，#24

• 09：===》09 代表的Fieldref_info

  03，19 ===》#3，#25

• 07：===》07 代表的Class_info

  1a ===》#26

javap -v TestM.class

Constant pool:
   #1 = Methodref          #6.#24         // java/lang/Object."<init>":()V
   #2 = Fieldref           #3.#25         // com/example/dodd/jvm/TestM.m:I
   #3 = Class              #26            // com/example/dodd/jvm/TestM
   #4 = Methodref          #3.#24         // com/example/dodd/jvm/TestM."<init>":()V
   #5 = Methodref          #3.#27         // com/example/dodd/jvm/TestM.inc:()I
   #6 = Class              #28            // java/lang/Object
   #7 = Utf8               m
   #8 = Utf8               I
   #9 = Utf8               <init>
  #10 = Utf8               ()V
  #11 = Utf8               Code
  #12 = Utf8               LineNumberTable
  #13 = Utf8               LocalVariableTable
  #14 = Utf8               this
  #15 = Utf8               Lcom/example/dodd/jvm/TestM;
  #16 = Utf8               inc
  #17 = Utf8               ()I
  #18 = Utf8               main
  #19 = Utf8               ([Ljava/lang/String;)V
  #20 = Utf8               args
  #21 = Utf8               [Ljava/lang/String;
  #22 = Utf8               SourceFile
  #23 = Utf8               TestM.java
  #24 = NameAndType        #9:#10         // "<init>":()V
  #25 = NameAndType        #7:#8          // m:I
  #26 = Utf8               com/example/dodd/jvm/TestM
  #27 = NameAndType        #16:#17        // inc:()I
  #28 = Utf8               java/lang/Object

• init和clinit

  init是实例化初始化方法。使用场景：

  • 调用new初始化对象的时候
  • 调用反射的时候newInstance()
  • 调用clone方法的时候
  • ObjectInpustream.getObject()序列化的时候

  clinit是类和接口的初始化。使用场景：

  class Test{
      static int m = 3;
  }
  
  class Test{
      static int m;
      static{
          m = 3;
      }
  }
  

  所有的类变量初始化语句和静态初始化语句都被java编译收集到一起，采用clinit初始化方式。采用javap命令查看字节码：

  // 类静态变量初始化后出现
  static {};
      descriptor: ()V
      flags: ACC_STATIC
      Code:
        stack=1, locals=0, args_size=0
           0: iconst_2
           1: putstatic     #3                  // Field a:I
           4: return
        LineNumberTable:
          line 10: 0
  

• 解读示例：

  public com.example.dodd.jvm.TestM();
      descriptor: ()V
      flags: ACC_PUBLIC
      Code:
        stack=1, locals=1, args_size=1
           0: aload_0
           1: invokespecial #1            // Method java/lang/Object."<init>":()V
           4: return
        LineNumberTable:
          line 8: 0
        LocalVariableTable:
          Start  Length  Slot  Name   Signature
              0       5     0  this   Lcom/example/dodd/jvm/TestM;
  

  这是TestM的默认构造方法，首先通过invokespecial #1找到虚拟机的第一条指令#1。

  • 第一步，到常量池中找#1常量（#1 = Methodref #6.#24）

    #6 指向Class_info的索引项（u2类型数据）

    #26 指向NameAndType的索引项（u2类型数据）

  • 第二步，找#6号常量（#6号常量是Class：java/lang/Object）

  • 第三步，找#24号常量（#9:#10）

    NameAndType的数据结构（u2：名称常量项的索引，u2：描述符常量项的索引）

  • 第四步，#9对应\

  • 第五步，#10对应()V

  至此，搜索的结果就是：V java/lang/Object.\<init>()。

ps：类名应该多长？不能超过256。