《深入理解Java虚拟机》第六章 类文件结构

6.1 概述

代码编译的结果从本地机器码转变为字节码，是存储格式发展的一小步，却是编程语言发展的一大步。

6.2 无关性的基石

Java虚拟机有两个无关性，即平台无关性和语言无关性。字节码(ByteCode) 是构成平台无关性的基石。在 Java 发展之初，设计者就曾经考虑过并实现了让其他语言运行在 Java 虚拟机之上的可能性，由此 Java 规范拆分成了 Java语言规范《The Java Language Specification》及 Java 虚拟机规范《The Java Virtual Machine Specification》。

In the future, we will consider bounded extensions to the Java virtual machine to provide better support for the other languages.

• 语言无关性是指虚拟机并不止执行 Java程序，也考虑让其支持其他语言(Groovy/Scala/Kotlin等)的运行。

• “一次编写，到处运行”。Java的平台无关性即体现在此处，可以在多个平台上运行。

6.3 Class 类文件的结构

Class 文件是一组以8位字节为基础单位的二进制流。Class 文件采用一种类似于 C 语言结构体的伪结构来存储数据 :

• 无符号数
  • 基本的数据类型
  • u1 / u2 / u4 / u8 分别代表1个字节 / 2个字节 / 4个字节 / 8个字节
  • 可以用来描述数字 / 索引引用 / 数量值或者按照UTF-8编码构成字符串值
• 表
  • 复合数据类型
  • 由多个无符号数或者其他表作为数据项构成，习惯以“_info”结尾
  • 用于描述有层次关系的复合结构的数据，整个 Class 文件本质上就是一张表

6.3.1 魔数与 Class 文件的版本

每个 Class 文件的头4个字节称为魔数(Magic Number)。唯一作用是确定这个文件是否为一个能被虚拟机接受的 Class 文件。

紧接着魔数的4个字节是 Class 文件的版本号 : 第5和第6个字节是次版本号(Minor Version)，第7和第8个字节是主版本号(Major Version)。

将HelloWorld.java编译成 Class 文件后，使用 Synalyze It 16进制编辑工具查看

也可以使用命令查看 Class 文件的版本号

# javap -v HelloWorld.class 
Classfile /Users/lujiahao/HelloWorld.class
  Last modified 2019-1-12; size 430 bytes
  MD5 checksum f6fad4e65a952d7f01272063b971c2f8
  Compiled from "HelloWorld.java"
public class HelloWorld
  minor version: 0
  major version: 52
  flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
...

同时查看本机 JDK 版本 :

# java -version  
java version "1.8.0_161"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_161-b12)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.161-b12, mixed mode)

通过上述方式我们可以看到 Class 文件的前9个字节的含义。下面是 Class 文件的版本号汇总 :

发布版本号	内部版本号（十六进制）	内部版本号（十进制）
1.5	31	49
1.6	32	50
1.7	33	51
1.8	34	52

Tips

• 0xCAFEBABE 的由来
• Synalyze It 16进制编辑工具

6.3.2 常量池

6.3.3 访问标志

6.3.4 类索引、父类索引与接口索引集合

6.3.5 字段表集合

6.3.6 方法表集合

6.3.7 属性表集合

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