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java Class文件内部结构解析过程详解

运维开发网 https://www.qedev.com 2020-03-07 10:22 出处:网络 作者: 网络整理
大学的时候,就看过java虚拟机规范第二版,最近把最新的Java虚拟机规范第三版(java se 1.7版本)温习了一遍,发现java虚拟机规范中java class的文件结构部分并没有太大的变化,顺便也整理了一下。java语言是跨平台的

大学的时候,就看过java虚拟机规范第二版,最近把最新的Java虚拟机规范第三版(java se 1.7版本)温习了一遍,发现java虚拟机规范中java class的文件结构部分并没有太大的变化,顺便也整理了一下。

java语言是跨平台的,所谓一次编写,到处运行。之所以是跨平台的,就是java定义了一套与操作系统,硬件无关的字节码格式,这个字节码就是用java class文件来表示的,java class文件内部定义了虚拟机可以识别的字节码格式,这个格式是平台无关性的,在linux系统或者在windows系统上都是一致的。这个就好比html文件,我们定义好规范,这个系统只要去按照规范显示出来里面的内容就好了。好比html就是class文件,浏览器就是虚拟机一样,通过浏览器去执行html的渲染过程,我们无论是用手机,Windows系统,苹果系统上网,显示出来的内容都是一样。 java虚拟机可以从class文件中加载预定义的字节码,也可以从网络,数据库,消息文件中加载字节码。

下面来说说java class的文件结构,java class文件结构是基于字节流的,用unicode进行编码。其实想想也可以完全用xml文件表示,只不过用xml表示的字节码文本体积可能会很大,占用空间,同时解析起来比较耗时,而且很容易被人为修改,导致未知错误。下面是class文件的内部结构

复制代码 代码如下:

ClassFile {

u4 magic;

u2 minor_version;

u2 major_version;

u2 constant_pool_count;

cp_info constant_pool[constant_pool_count-1];

u2 access_flags;

u2 this_class;

u2 super_class;

u2 interfaces_count;

u2 interfaces[interfaces_count];

u2 fields_count;

field_info fields[fields_count];

u2 methods_count;

method_info methods[methods_count];

u2 attributes_count;

attribute_info attributes[attributes_count];

}

简要解释一下:

U4 代表由无符号四个字节组成

u4 magic :是一个固定的数值,java虚拟机里面称为魔数 ,主要是用来标识是否为java虚拟机所支持的文件结构,目前是0xCAFEBABE

u2 minor_version; u2 major_version; 代表次版本号和主版本号

u2 constant_pool_count; cp_info constant_pool[constant_pool_count-1]; 这里面代表常量池个数以及常量池信息

u2 access_flags : 代表class访问标记,例如:public protected

u2 this_class : 代表这个类的名称 例如 java.lang.Object

u2 super_class : 代表父类名称

u2 interfaces_count; u2 interfaces[interfaces_count]; 实现的接口格式以及接口类名

u2 fields_count; field_info fields[fields_count]; 字段个数以及字段信息

u2 methods_count; method_info methods[methods_count]; 方法个数以及方法信息

u2 attributes_count; attribute_info attributes[attributes_count]; java class文件内部属性信息,和java语言定义的属性没有关系,纯粹就是给java虚拟机用的

以上都是java虚拟机规范中定义的class文件内部结构信息,可以参考 Java虚拟机规范 (Java SE 7版)这里就不细讲

每种结构又都定义了自己的结构信息,例如:常量池结构,字段信息,方法信息,类信息,这几种结构之间又都互相引用,下面这幅图简要介绍了java class文件的内部结构信息

其中常量池的里面的信息最为复杂,java虚拟机运行时刻的所有信息都是从常量池来获取的,常量池定义了一下几种结构

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