java7：核心技术与最佳实践读书笔记——字节代码格式

一般流程：开发人员写出java源代码（.java） ->  javac（编译器） -> java字节代码（.class） -> 加载 -> java虚拟机（jvm）运行。

1、常见java源代码的字节代码表现形式

• 包名： com.java.sample -> com/java/sample
• 基本类型：byte、char、double、float、int、long、boolean -> B、C、D、F、I、J、S、Z
• 引用类型：统一使用 "L" 前缀和 "；" 后缀，如：java.lang.String -> Ljava/lang/String;
• 数组类型：采用  "[" 前缀，如：double[] -> [D，double[][] -> [[D
• 空类型：void -> V
• 方法：int calculate(String str) -> 方法的类型描述符：(Ljava/lang/String;)I ，还需要包含方法的签名信息

2、基本格式

字节代码是一个连续的字节流，其中每个部分的含义不同。字节数据分为定长和不定长，不定长会在数据最前面给出长度；定长数据则有u1、u2、u4等类型，即1字节、2字节、4字节等。多字节顺序采用大端表示。

u4	魔法数	字节代码格式的标识符，固定为0xCAFEBABE，“咖啡宝贝”，java名称的由来
u2	小版本号
u2	大版本号	jdk7版本号：51.0 -> 0x0000 0033（4个字节）
u2	常量池中常量的个数再加1	包含基本类型和字符串常量值、类、接口和域的名称,每个常量的类型和所占用的字节数是不同的。常量池是一张表，定义了常量的序号和常量的值。
cp_info	常量池内容的数组	cp_info结构表示每个常量的具体定义
u2	访问控制标记和属性修饰符	每个标记或者修饰符对应一个比特位，比如：public -> 0x0001 , private -> 0x0002, final -> 0x0010, interface -> 0x0200, abstract -> 0x4000, synthetic -> 0x1000（由编译器生成，源码中无此关键字）,annotation -> 0x2000等
u2	当前类或接口信息的常量池序号
u2	父类或者父接口信息的常量池序号	如果当前类为java.lang.Object,则两个字节值为0, 因为Object没有父类
u2	实现接口的个数
u2	域的个数
field_info	包含域信息的数组
u2	方法的个数
method_info	包含方法信息的数组
u2	属性的个数
attribute_info	包含属性信息的数组

 

3、常量池的结构

每个常量的起始字节标明常量的类型，该字节称为标签（如：CONSTANT_String_info、CONSTANT_Class_info）；这个字节之后是包含常量内容的若干个字节（CONSTANT_Utf8_info）。

 

java基本常量的定义方式：

• 字节代码中只包含基本类型：int、long、float、double的对应表示，其他基本类型都可用int来表示。
• int、float标签后面跟着4个字节的数据，long和double标签后面跟着8个字节的数据。
• CONSTANT_Utf8_info表示一个使用修改后的UTF-8格式表示的字符串序列，标签后的两个字节表示序列的长度，紧接着是序列的内容。如：this -> 0x0004<this> //this为4个字节长，序列内容为“this”
• CONSTANT_String_info直接引用CONSTANT_Utf8_info常量，值包含一个对应的常量池中的序号。如：String：cp_info_#17 //17号常量池序号 -> 0x0005<hello>
• CONSTANT_Class_info表示类和接口，在标签后面是类或者接口的全名对应的CONSTANT_Utf8_info常量的序号。如：Class name：cp_info_#2 //17号常量池序号 -> 0x0010<java/lang/Object>
• 类或接口的域和方法，由两类常量来共同表示：
• • 第一类常量CONSTANT_NameAndType_info表示域和方法的名称和类型，分别由两个CONSTANT_Utf8_info常量来表示

Name	cp_info_#7<str>
Descriptor	cp_info_#8<Ljava/lang/String;>

 

• • 第二类常量表示域和方法与类或接口的对应关系。
  • • CONSTANT_Fieldref_info：域信息
    • CONSTANT_Methodref_info：类方法信息
    • CONSTANT_InterfaceMethodref_info：接口方法信息
    • 上面三类结构相似，标签之后分别是表示所在类或接口的CONSTANT_Class_info常量和表示名称与类型的CONSTANT_NameAndType_inifo常量的序号。如：

Class name	cp_info_#1<test/TestClass>
Name and type	cp_info_#19<str : Ljava/lang/String;>

4、域结构

u2	访问控制标记和属性修饰符
u2	名称的常量的序号
u2	类型描述符的常量的序号
u2	属性的个数
attribute_info	包含属性信息的数组

如：private int value 域值     

name	cp_info_#5<value>
Descritpor:	cp_info_#6<I>
Acess flags:	0x0002[private]

省略method_info，因为与field_info结构相同。

如：public int getValue()

name	cp_info_#24<getValue>
Descriptor	cp_info_#25<()I>
Acess flags	0x0001[ public ]

 

5、属性

介绍完了类、域和方法等基本信息的表示，接下来其他的信息都由属性来表示，本质上就是一个名值对。

u2	属性名称对应的常量序号
u4	属性值得字节数组的长度
不定长	属性值得字节数组