JVM第一课：class文件结构 | 鳄鱼儿随心随行

前言

Oracle 有两个产品实现了 Java SE (Java Platform Standard Edition) 8，分别为Java SE Development Kit (JDK) 8和 Java SE Runtime Environment (JRE) 8。

JDK 8是 JRE 8的超集，包含 JRE 8中的所有内容，以及开发 applet 和应用程序所需的编译器和调试器等工具。

而 JRE 8提供库、Java 虚拟机(JVM)和其他组件来运行用 Java 编程语言编写的 applet 和应用程序。请注意，JRE 包括 Java SE 规范不需要的组件，包括标准组件和非标准组件。

简而言之，JDK 适用于开发，JRE 仅仅适用于 applet 和应用程序的部署运行，及在服务器环境下可以只使用 JRE。

class 文件的产生

.class 文件是 .java 文件编译后的形成的中间文件。下面使用一个小例子来看一下 class 文件的结构。

例：我们有以下的源代码文件—— Main.java

编译 javac Main.java ---> Main.class

补充点编译细节：Main.java -> 词法分析器 -> tokens 流 -> 语法分析器 -> 语法树/抽象语法树 -> 语义分析器 -> 注解抽象语法树 -> 字节码生成器 -> Main.class 文件。这里就不展开细说啦。

经过编译后，我们得到了 Main.class 文件，如果要打开这个文件我们会看到一串一串字符乱码，这些字符是无法直接取阅读的。通过反编译后，就可以得到类似于源码的代码，如下。

补充：反编译工具

javap。

IDE 工具：如 Idea 工具栏中 View---'show bytecode'。

Idea 插件—— jclasslib Bytecode Viewer，最直观展示信息。

javap 是 Java 开发工具包（JDK）提供的一个命令行工具，用于反编译 Java 字节码。javap 可以将 Java 类文件解析为易于阅读的文本形式，展示其中的信息以及反编译出类的结构、方法、字段、常量池等信息。通过阅读和分析这些信息，开发人员可以更好地理解 Java 类的内部实现，并进行性能调优、代码审查等操作。

我们可以使用 jclasslib Bytecode Viewer 插件，直观的阅读 class 文件结构，包括 class 文件格式的主次版本号、常量池等信息。

`class` 文件结构介绍

每个 class 文件包含一个类或接口的定义。

类文件由字节流组成，既我们所看到的一串一串字符。所有 16 位、32 位和 64 位的变量也都是通过读入 2 个、4 个和 8 个连续的字节构建的。并且多字节数据项总是按大端模式存储，即高字节位在前。

如下是 oracle 官方给的 class 文件结构

案例中的数据类型表示为 u1、u2 和 u4 类型分别代表一个、两个或四个字节的无符号量，这些类型可通过 java. Io. DataInput 接口的 readUnsignedByte、readUnsignedShort 和 readInt 等方法读取。

下面介绍下 class 文件结构的具体含义。

类型	名称	数量	说明	ㅤ
u4	magic	1	魔数：确定一个文件是否是 Class 文件。值是固定的为 `0xCAFEBABE`	ㅤ
u2	minor\_version	1	Class 文件的次版本号，与主版本号共同决定 class 文件格式的版本。如果一个类文件的主要版本号为 M，次要版本号为 m，我们就用 M.m 表示其类文件格式的版本。	ㅤ
u2	major\_version	1	Class 文件的主版本号：一个 JVM 实例只能支持特定范围内版本号的 Class 文件（可以向下兼容）。	ㅤ
u2	constant\_pool\_count	1	常量表数量，constant\_pool\_count 项的值等于 constant\_pool 表中的条目数加1。如果一个常量大于0且小于 constant\_pool\_count 则被认为是有效的。	ㅤ
cp\_info	constant\_pool	constant\_pool\_count-1	常量池：可以理解为 Class 文件的资源仓库，表示在ClassFile结构及其子结构中引用的各种字符串常量、类和接口名、字段名和其他常量。后面的其他数据项可以引用常量池内容。	ㅤ
u2	access\_flags	1	类的访问标志信息：用于表示这个类或者接口的访问权限及基础属性。	ㅤ
u2	this\_class	1	指向当前类的常量索引：用来确定这个类的的全限定名。	ㅤ
u2	super\_class	1	指向父类的常量的索引：用来确定这个类的父类的全限定名。	ㅤ
u2	interfaces\_count	1	接口的数量	ㅤ
u2	interfaces	interfaces\_count	指向接口的常量索引：用来描述这个类实现了哪些接口。	ㅤ
u2	fields\_count	1	字段表数量	ㅤ
field\_info	fields	fields\_count	字段表集合：描述当前类或接口声明的所有字段。	ㅤ
u2	methods\_count	1	方法表数量	ㅤ
method\_info	methods	methods\_count	方法表集合：只描述当前类或接口中声明的方法，不包括从父类或父接口继承的方法。	ㅤ
u2	attributes\_count	1	属性表数量	ㅤ
attributes\_info	attributes	attributes\_count	属性表集合：用于描述某些场景专有的信息，如字节码的指令信息等等。	ㅤ

前言

class 文件的产生

class 文件结构介绍

`class` 文件结构介绍