Class文件结构
整体结构
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];
}
从结构上看可以分为几大块 文件头、常量池、接口、字段、函数、属性
文件头
u4 magic; //固定值 0xCAFEBABE
u2 minor_version;
u2 major_version;
u2 access_flags; //访问修饰
u2 this_class; //类名 常量池下标
u2 super_class; //父类名 常量池下标 如果是0 就是java/lang/Object;
</pre></code>
我把这几个描述了类基本信息的字段称为文件头
major_version.minor_version表示该class文件的版本号,由编译器版本决定，然而不同版本的虚拟机只会支持一定版本范围内的class文件，如果不在则会拒绝解析。
例如 openJDK中的实现
<pre><code>
// Check version numbers - we check this even with verifier off
if (!is_supported_version(major_version, minor_version)) {
if (name == NULL) {
Exceptions::fthrow(
THREAD_AND_LOCATION,
vmSymbols::java_lang_UnsupportedClassVersionError(),
"Unsupported major.minor version %u.%u",
major_version,
minor_version);
}
常量池
常量池包含了class文件中使用到的例如 函数标识/类型信息/字符串等等，运行时加载到内存中形成运行时常量池
常量项中文件中使用变长结构描述
cp_info {
u1 tag; //表示常量的类型
u1 info[]; //具体常量的内容结构 不同类型常量有不同的结构
}
/*常量类型*/
Constant Type Value
CONSTANT_Class 7
CONSTANT_Fieldref 9
CONSTANT_Methodref 10
CONSTANT_InterfaceMethodref 11
CONSTANT_String 8
CONSTANT_Integer 3
CONSTANT_Float 4
CONSTANT_Long 5
CONSTANT_Double 6
CONSTANT_NameAndType 12
CONSTANT_Utf8 1
CONSTANT_MethodHandle 15
CONSTANT_MethodType 16
CONSTANT_InvokeDynamic 18
例如：Utf8_info常量,更多的可以查看规范
CONSTANT_Utf8_info {
u1 tag;
u2 length; //字符串长度
u1 bytes[length]; //字符串数据（utf-8编码）
}
解析常量池的时候要注意：常量池长度为 constant_pool_count -1 但是 下标从1开始
属性表
attribute_info {
u2 attribute_name_index;
u4 attribute_length;
u1 info[attribute_length];
}
属性项可以包含在class、method、field、code中，作为具体信息项
在class中可以描述文件信息，在method中可以描述字节码内容，函数栈信息，在code中可以描述行号等 所以attribute_info同样是具备不同类型的变长结构。但是attribute_info并没有tag这样的专门标记去标识类型，而是使用名字attribute_name。
//一部分Attribute Name
Attribute Section class file Java SE
ConstantValue §4.7.2 45.3 1.0.2
Code §4.7.3 45.3 1.0.2
StackMapTable §4.7.4 50.0 6
Exceptions §4.7.5 45.3 1.0.2
InnerClasses §4.7.6 45.3 1.1
//.......
Code_attribute结构
Code_attribute {
u2 attribute_name_index;
u4 attribute_length;
u2 max_stack; //最大栈深度
u2 max_locals; //局部变量数量
u4 code_length; //字节码内容长度
u1 code[code_length]; //字节码内容
u2 exception_table_length; //异常处理表 由try,catch/finaly 产生
{ u2 start_pc;
u2 end_pc;
u2 handler_pc;
u2 catch_type;
} exception_table[exception_table_length];
u2 attributes_count;
attribute_info attributes[attributes_count];
}
函数表/字段表
method_info {
u2 access_flags;
u2 name_index;
u2 descriptor_index;
u2 attributes_count;
//一定会包含一个code属性项
attribute_info attributes[attributes_count];
}
field_info {
u2 access_flags;
u2 name_index;
u2 descriptor_index;
u2 attributes_count;
attribute_info attributes[attributes_count];
}
可以看到函数/字段中的内容具体有属性来描述
字节码解析
对于class文件解析，我们最关心的可能就两个 常量池和字节码
一条字节码由操作码，操作数组成,不同的字节码操作数的长度/表示意义可能不一样，对着规范翻译就好
例如invokevirtual字节码就是 0xb6 u2 2字节的操作数在运行时指向的是一个instance method ref
