【Java】「深入理解Java虚拟机」学习笔记(4)- 类文件结构
我为什么喜欢Java,另一个重要原因就是跨平台,WORA。
程序员是爽了,但肯定有人要为你遮风挡雨,解决WORA的基石就是字节码+虚拟机。
♣Tip 其实这里存在两种无关性,一是平台无关性、另一个是语言无关性。通过向不同的硬件平台和操作系统提供 不同的JVM实现上层应用和底层平台之间的解耦;另一个,JVM生态系统中有多种语言如Scala、Groovy和Jruby, 它们通过编译生成统一的字节码来实现互操作,达到了语言无关性的目的,这样各个语言可以在各自擅长的领域发挥作用。 |
概括了一下字节码文件的特点:
(1)以字节(8bit)为最小单位进行存储。意思就是,任意取<8bit的内容,没有意义。
(2)排列紧凑。中间没有一个空格或分隔符。
(3)一个类对应一个.class文件。注意,不是一个.java文件对应一个.class,内部类的.class前会有个主类名+$符。
那么字节码的构成是什么样的呢?
看起来很像通讯协议的报文,毕竟它们都是一种字节流。实际上其本质可以理解为编译器和JVM之间的一种通讯协议。
一、字节码文件的构成
1、魔数与版本
每个.class文件都是以CAFEBABE四个字节开始,它的作用就是标识这个文件是.class文件。
第5到第8这四个字节是.class文件的版本号。Java的策略是向下兼容,就是高版本的虚拟机可以跑低版本的字节码。反过来的话,加载验证的时候就会出错。
2、常量池(Constant Pool)
池是个形象的说法。包含字面量(literal)和符号引用(Symbolic References)。常量数目是不固定的,所以常量池区域在字节码文件中以常量计数器开始。
①字面量可以认为是Java中的常量,包括字符串、final常量。
②符号引用包括,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。
需要指出的是,常量的表示很复杂,每种常量都用自己独特的数据结构来表达。
♣字节码分析工具javap 查看x.class文件中的常量池可以用命令: javap -verbose x。 |
3、访问标识(access_flag)
访问标识长度为两个字节(16位),其中8位已被定义。它主要用来表示类或接口的属性等信息(如public、abstract、final等)。
4、类索引(this_class)、父类索引(super_class)及接口索引(interfaces)集合
用来确定类的继承和实现关系。
5、字段表集合(field_info)
描述类或接口中定义的字段。
6、方法表集合
7、属性表集合(attribute_info)
每个类、字段、方法需要用自己特有的数据结构来表示,这种数据结构就是属性表。
另外,字节码指令跟汇编指令一样,也由操作码(opcode)和操作数(operands)构成。
①数据类型
有意思的是操作码助记符包含了其操作数的数据类型,如iload表示加载int型数据到操作数栈,fload则表示加载float型数据。
②指令类型
Ⅰ.包括加载*load、存储*store、运算*add。
Ⅱ.类型转换指令。Java默认支持小->大的转换,如int->long,这个无需指令。但是大到小则需要转换指令如,i2b表示int转byte,并且会丢失精度。
Ⅲ.对象创建与访问。new创建对象,newarray创建数组。
Ⅳ.操作数栈管理。如pop将操作数顶出栈,。
Ⅴ.控制转移指令。ifeq如果等于、iflt如果大于、tableswitch复合条件分支、goto跳转。
Ⅵ.方法访问和返回。invokevirtual调用对象的实例方法、invokestatic调用对象的静态方法
Ⅶ.异常处理指令。athrow。
Ⅷ.同步指令。monitorenter和monitorexit两条指令用来支持synchronized关键字。
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