无关性基石

实现语言无关性的基础仍然是虚拟机和字节码存储格式，使用Java编译器可以把Java代码编译为
存储字节码的Class文件，使用JRuby等其他语言的编译器一样可以吧程序代码编译成Class文件，
虚拟机不关心Class的来源是什么语言，只要它符合Class文件应有的结构就可以在Java虚拟机中运行。

Class类文件结构

Class文件是一组以八位字节为单位的二进制流，各个数据项目严格按照顺序紧凑地排列在Class文件之中，中间没有添加任何分隔符，这使得整个Class文件中存储的内容几乎全部是程序运行的必要数据，没有空隙存在。当遇到需要占用超过八位字节空间的数据时，则会按照高位在前的方式分割成若干个八位字节进行存储。
根据Java虚拟机规范的规定，Class文件格式采用一种类似于C语言结构体的伪结构来存储，这种结构只有两种数据类型：无符号数和表。

• 无符号数
  无符号数属于基本的数据类型，以u1、u2、u3、u4来分别代表一个字节、两个字节、四个字节、八个字节的无符号数，无符号数可以用来描述数字、索引引用、或者按照UTF-8编码构成字符串值。

• 表
  表是由多个无符号数或其他表作为数据项构成的符合数据类型，所有表都习惯性地以”_info“结尾。表用于描述又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,它由下表所示的数据项构成。

  
  
  Class文件格式
  
  

  Class的结构不想XML等描述语言，由于它没有任何分割符号，所以表中的数据项，无论是顺序还是数量都是被严格限定的，哪个字节代表什么含义，长度时多少，先后顺序如何，都不允许改变。

魔数 与Class文件的版本

每个Class文件的头四个字节称为魔数（Magic Number），他的唯一作用就是用于确定这个文件能否为一个能被虚拟机接受的Class文件。很多文件存储标准中都是用魔数来进行身份识别，譬如图片格式，如gif或jpeg能在文件头中都存在魔数。使用魔数而不是拓展名是基于安全考虑，因为拓展名可以随意地被改动。文件格式制定者还可以随意的选择魔数，只要没有人广泛使用因其混淆。Class文件的魔数值为：0xCAFEBABE（咖啡宝贝）在Java被称作为Oak语言的时候就确定下来。
紧接着魔数的四个字节存储的是Class文件的版本号：第5和第6个字节是次版本，第7和第8个字节是主版本号。Java版本号是从45开始的，JDK1.1之后的每个JDK大版本发布主版本号向上加一，高版本的JDK能向下兼容以前版本的CLass文件，但不能运行之后版本的CLass文件，即使文件格式并未发生改变。

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常量池

紧接着主次版本号之后出现的常量池的入口，常量池是Class文件结构与其他项目关联最多的数据结构，也是占用Class文件空间最大的数据项目之一，同时还是在Class文件中第一个出现的表类型数据项目。
由于常量池中常量的数量是不固定的，所以在常量池的入口需要放置一响u2类型的数据，通常代表常量池容量计数值。与Java中语言习惯不一样的是，这个容量计数是从1开始而不是0，如图所示，常量池容量（偏移地址：0x00000008)为16进制数0x0016，即十进制的22，这就代表常量池中有21项常量，索引值从1~21。制定Class文件格式规范时，将第0项常量空出来是有特殊考虑的，这样是为了满足后面某些指向常量池的索引值的数据在特定情况下需要表达”不引用任何一个常量池项目“的意思，这种情况就可以把索引值置为0来表示。Class文件结构中只有常量池的容量计数是从1开始的，对于其他集合类型，包括接口索引集合、字段表集合、方法表集合等容器计数都和一般习惯一样从0开始。

常量池结构

常量池中主要存放两大类常量：字面量（literal）和符号引用（symbolic Reference）。字面量比较接近于Java语言层面的常量概念，如文本字符串、被声明为final的常量值。而符号引用则属于编译原理方面的概念，包括下面三个常量：

• 类和接口的全限定名（fully qualified Name）
• 字段的名称和描述符（descriper）

• 方法的名称和描述符
  Java代码在进行Javac编译时的时候，并不像c和C++那样有”连接“这一步骤，而是在虚拟机加载CLass文件的时候进行动态连接。也就是说Class文件不会保存各个方法和字段的最终内存布局信息，因此这些字段和方法的符号引用不经过转换的话是无法直接被虚拟机使用。当虚拟机运行时，需要从常量池获得对应的符号引用，再在类创建时或运行时解析并翻译到具体内存地址中。

  
  
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访问标志

常量池结束之后，紧接着的两个字节代表访问标志，这个标志用于识别一些类或者接口层次的访问信息，包括：这个Class是类还是接口；是否定义为public类型；是否定义为abstract类型；如果是类的话，是否被声明为final，等等。

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类索引、父类索引与接口索引集合

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字段表集合

字段表（field_info)用于描述接口或类中声明的变量。字段（field）包括了类级变量或者实例级变量，但不包括在方法内部声明的变量。

描述一个字段可以包含什么信息：字段作用域（public。。）、类级还是实例级（static）、可变性（final）、并发可见性（volatile）、可否序列化（transient修饰符）、字段数据类型（基本数据类型、对象、数组）、字段名称。修饰符可以通过布尔值用标志位来表示，而字段名和类型只能通过引用常量池中的常量来描述。

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跟随access_flags标志的是两项索引值：name_index和descriptor_index。都是对常量池的引用，分别代表字段的简单名称及方法的描述符。

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对于java语言字段无法重载，两个字段的数据类型、修饰符不管是否相同，都必须使用不同名称，但是对于字节码来说，如果两个字段的描述符不一致，那字段重名就是合法的。

方法表集合

大致跟字段表集合一致，只不过一些修饰符号不同，同时方法中的java代码被编译成字节码之后存在方法属性表集合中的Code属性中。

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属性表集合

在Class文件、字段表、方法表中都可以携带自己的属性表集合。属性表集合限制稍微宽松，不要求严格的顺序。同时虚拟机也预定义了一些属性。

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对于每个属性，他的名称需要从常量池中引用一个utf-8类型的常量来表示，而属性值的结构则是完全自定义，只需要说明所占位数长度即可。

1. Code属性
   并非所有方法表都必须存在这个属性，譬如接口或抽象类中的方法就不存在Code属性

   
   
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   code属性是Class文件中最重要的一个属性，把一个java程序分为代码和元数据（包括类、字段、方法定义以及其他信息）两部分，那么在整个class文件中，Code属性用于描述代码，所有其他数据项目都用于描述元数据。

   
   
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   异常表实际上是java代码的一部分，编译器使用异常表而不是简单的跳转命令来实现java异常及finally处理机制。

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2. Exceptions属性
   Exceptions属性是在方法表中与Code属性平级的属性，作用是列举出方法中可能跑出的受查异常（checked Exception），也就是方法描述时在throws关键词后面列举的异常。

   
   
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3. LineNumberTable属性

   
   
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4. LocalVariableTable属性

   
   
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5. SourceFile属性

   
   
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6. ConstantValue属性

   
   
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7. InnerClasses属性

   
   
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8. Deprecated及Synthetic属性

   
   
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