JVM 字节码的结构

编译的.class文件，可以用javap进行反编译

javap Test.class

javap -c Test.class

javap -verbose Test.class

1、创建MyTest1.java

public class MyTest1 {
    private int a = 1;

    public MyTest1() {
    }

    public int getA() {
        return this.a;
    }

    public void setA(int a) {
        this.a = a;
    }
}

使用D:\workspace\study\ jvm_demo\build\classes\java\main\com\example\jvm\bytecode>javap -verbose  MyTest1.class

Classfile /D:/workspace/study/ jvm_demo/build/classes/java/main/com/example/jvm/bytecode/MyTest1.class
  Last modified 2019-6-23; size 495 bytes
  MD5 checksum 54c0850cfabb7f115919c93e556e3630
  Compiled from "MyTest1.java"
public class com.example.jvm.bytecode.MyTest1
  SourceFile: "MyTest1.java"
  minor version: 0
  major version: 51
  flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
Constant pool:
   #1 = Methodref          #4.#20         //  java/lang/Object."<init>":()V
   #2 = Fieldref           #3.#21         //  com/example/jvm/bytecode/MyTest1.a:I
   #3 = Class              #22            //  com/example/jvm/bytecode/MyTest1
   #4 = Class              #23            //  java/lang/Object
   #5 = Utf8               a
   #6 = Utf8               I
   #7 = Utf8               <init>
   #8 = Utf8               ()V
   #9 = Utf8               Code
  #10 = Utf8               LineNumberTable
  #11 = Utf8               LocalVariableTable
  #12 = Utf8               this
  #13 = Utf8               Lcom/example/jvm/bytecode/MyTest1;
  #14 = Utf8               getA
  #15 = Utf8               ()I
  #16 = Utf8               setA
  #17 = Utf8               (I)V
  #18 = Utf8               SourceFile
  #19 = Utf8               MyTest1.java
  #20 = NameAndType        #7:#8          //  "<init>":()V
  #21 = NameAndType        #5:#6          //  a:I
  #22 = Utf8               com/example/jvm/bytecode/MyTest1
  #23 = Utf8               java/lang/Object
{
  public com.example.jvm.bytecode.MyTest1();
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=2, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
         4: aload_0
         5: iconst_1
         6: putfield      #2                  // Field a:I
         9: return
      LineNumberTable:
        line 6: 0
        line 8: 4
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
               0      10     0  this   Lcom/example/jvm/bytecode/MyTest1;

  public int getA();
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=1, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: getfield      #2                  // Field a:I
         4: ireturn
      LineNumberTable:
        line 12: 0
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
               0       5     0  this   Lcom/example/jvm/bytecode/MyTest1;

  public void setA(int);
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=2, locals=2, args_size=2
         0: aload_0
         1: iload_1
         2: putfield      #2                  // Field a:I
         5: return
      LineNumberTable:
        line 16: 0
        line 17: 5
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
               0       6     0  this   Lcom/example/jvm/bytecode/MyTest1;
               0       6     1     a   I
}

　　

2、使用WinHex打开MyTest1.class文件

1、使用javap -verbose命令分析一个字节码文件时，将会分析该字节码文件的魔数、版本号、常量池、类的构造方法、类中的方法信息、类变量与成员变量等信息。
2、魔数： 所有的.class字节码文件的前4个字节都是魔数，魔数值为固定值： 0xCAFEBABE.
3、魔数之后的四个字节为版本信息，前两个字节表示minor version（次版本号），后两个字节表示major version（主版本号）。这里的版本号为 00 00 00 33，换算成十进制，表示次版本为0，主版本为51. （51代表JDK7）. 所有该文件的版本号为： 1.7.0
4、常量池（constant pool）： 紧接着主版本号之后的就是常量池入口。一个Java类中定义的很多信息都是由常量池来维护和描述的，可以将常量池看作是Class文件的资源仓库，比如说Java类中定义的方法与变量信息，都是存储在常量池中。常量池主要存储两类常量： 字面量与符号引用。字面量如文本字符串，Java中声明为final的 常量值等，而符号引用如类和接口的全局限定名，字段的名称和描述符，方法的名称和描述符等。
5、常量池的总体结构： Java类所对应常量池主要由常量池数量与常量池数组（常量表）这两部分共同构成。常量池数量紧跟在主版本号后面，占据2个字节； 常量池数组则紧跟在常量池数量之后。常量池数组与一般的数组不同的是，常量池数组中不同的元素的类型、结构都是不同的，长度当然也是不同； 但是，每一种元素的第一个数据都是一个u1类型，该字节是标志位，占据1个字节。JVM在解析常量池时，会根据这个u1类型来获取元素的具体类型。值得注意的是，常量池数组中元素的个数 = 常量池数 - 1 （其中0暂时不使用）， 目的是满足某些常量池索引值的数据在特定情况下需要表单[不引用任何一个常量池]的含义 ； 根本原因在于，索引为0也是一个常量（保留常量），只不过它不位于常量表中，这个常量就对应null值； 所以常量池的索引从1而非0开始。
6、在JVM规范中，每个变量/字段都有描述信息，描述信息主要的作用是描述字段的数据类型、方法的参数列表（包括数量、类型与顺序）与返回值。根据描述规则，基本数据类型和代表无返回值的void类型都用一个大写字符来表示，对象类型则使用字符L加对象的全限定名称来表示。为了压缩字节码文件的体积，对于基本数据类型，JVM都只使用一个大写字母来表示，如下所示B - byte, C - char， D - double, F - float, I - int, J - long, S - short, Z -boolean, V -void, L -对象类型， 如Ljava/lang/String;
7、对于数组来说，每一个维度使用一个前置的[来表示，如int[]被记录为[I, String[][]被记录为[[Ljava/lang/String
8、用描述符描述方法时，按照先参数列表，后返回值的顺序来描述。参数列表按照参数的严格顺序放在一组()之内，如方法String getRealnamebyIdAndNickname(int id, String name)的描述符为：(I,Ljava/lang/String;) Ljava/lang/String;

3、Class文件结构中常量池中11种数据类型的结构总表

上面的表中描述了11中数据类型的结构，其实在jdk1.7之后又增加了3种

CONSTANT_MethodHandle_info, CONSTANT_MethodType_info 以及CONSTANT_InvokeDynamic_info) 这样总共14种。

4、Java字节码整体结构

Access_Flag访问标志： 访问标志信息包括该Class文件是类还是接口，是否被定义成public，是否是abstract，如果是类，是否被声明成final。通过上面的MyTest1源代码，我们知道该文件是类并且是public。

0x 00 21： 是0x 0020 和 0x0001的并集，表示ACC_PUBLIC与ACC_SUPER

Fields字段表集合： 字段表用于描述类和接口中声明的变量。这里的字段包含了类级别变量（静态变量）以及实例变量（成员变量），但是不包含方法内声明的局部变量

 字段表结构：

 field_info

5、Java字节码整体结构

在Class文件的定义

6、Class字节码中有两种数据类型

1)字节数据直接量： 这是基本的数据类型。共细分为u1，u2，u4，u8四种，分别代表连续的1个字节，2个字节，4个字节，8个字节组成的整体数据。

2)表（数组）： 表是由多个基本数据或其它表，按照既定顺序组成的大的数据集合。表是有结构的，它的结构体现在： 组成表的成分所在的位置和顺序都是已经严格定义好的。