Java虚拟机知识点【class文件】

  Class文件是一组以8位字节为基础单位的二进制流，各个数据项目严格按照顺序紧凑排列在Class文件中，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。当遇到需要占用8位字节以上的数据项时，会按照高位在前的方式分割成若干个8位字节进行存储。

ClassFile 结构

ClassFile 结构说明

1. magic：魔数。唯一作用是确定这个文件是否为一个能被虚拟机所接收的class文件。固定值：0xCAFEBABE。

2. minor_version：class文件的副版本号。

3. major_version：class文件的主版本号。

4. constant_pool_count：常量池计数器。

5. constant_pool[constant_pool_count]：常量池。包含字符串常量、类或接口名、字段名和其他常量。常量池每一项都具备相同特征，即第一个字节作为类型标记，用来确定该项格式。

6. access_flags：访问标志。用于表示某个类或接口的访问权限及属性。

7. this_class：当前的类索引。

8. super_class：父类索引。

9. interfaces_count：接口计数器。当前类或接口的直接超的接口数量。

10. interfaces[interfaces_count]：接口表。

11. fields_count：字段计数器。当前class文件的字段成员个数。

12. fields[fields_count]：字段表。

13. methods_count：方法计数器。方法的个数。

14. methods[methods_count]：方法表。

15. attributes_count：属性计数器。属性个数。

16. attributes[attributes_count]：属性表。

一个例子

对下面的类进行编译生成Test2.class。

public class Test2 {
    public static int i = 1;
    public static void main() {
        System.out.println(i);
    }
}

通过十六进制查看工具打开Test2.class。

十六进制

根据 ClassFile 结构说明，前面4个字节是魔数oxcafebabe。接下来是次版本号和主版本号ox0000和ox0034，十进制为0和52，52表示JDK1.8，所以JDK版本是1.8.0。

还可以使用java自带的反编译工具来解析字节码文件。命令javap -v Test2.class。

Classfile /E:/CODE/JVM/Test2.class
  Last modified 2019-7-19; size 219 bytes
  MD5 checksum 841c66674d71005bc6a97fe6c3b0fb1d
  Compiled from "Test2.java"
public class Test2
  minor version: 0
  major version: 52
  flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
Constant pool:
   #1 = Methodref          #4.#13         // java/lang/Object."<init>":()V
   #2 = Fieldref           #3.#14         // Test2.i:I
   #3 = Class              #15            // Test2
   #4 = Class              #16            // java/lang/Object
   #5 = Utf8               i
   #6 = Utf8               I
   #7 = Utf8               <init>
   #8 = Utf8               ()V
   #9 = Utf8               Code
  #10 = Utf8               LineNumberTable
  #11 = Utf8               SourceFile
  #12 = Utf8               Test2.java
  #13 = NameAndType        #7:#8          // "<init>":()V
  #14 = NameAndType        #5:#6          // i:I
  #15 = Utf8               Test2
  #16 = Utf8               java/lang/Object
{
  public int i;
    descriptor: I
    flags: ACC_PUBLIC

  public Test2();
    descriptor: ()V
    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 i:I
         9: return
      LineNumberTable:
        line 1: 0
        line 2: 4
}
SourceFile: "Test2.java"

Java虚拟机限制

• 每个类或接口的常量池最多65535个。
• 类或接口中可声明的字段数最多65535个。
• 类或接口中可声明的方法数最多65535个。
• 类或接口的直接父类接口最多65535个。
• 方法调用时创建的栈帧，其局部变量表中的最大局部变量数位65535个。
• 方法帧中操作数栈的最大深度为65535。
• 方法的参数最多255个。
• 字段和方法名称、字段和方法描述符以及其他常量字符串值的最大长度为65535个字符。
• 数组的维度最大为255维。

参考资料：《深入理解Java虚拟机(第二版)》《Java虚拟机规范(Java SE 8版)》