Class文件结构

前置概念

Class文件的基本数据类型是由无符号数和表组成的。

• 无符号数是基本类型，可取的值有 u1,u2,u4,u8分别代表了1,2,4,8个字节的无符号数，这种数据可以用来表述数字、索引引用、数量值或者按照UTF-8编码构成的字符串值。
• 表则相当于一种数据结构，表中的每一项可以是一种基本类型，也可以是另一个表。所有的表都习惯性的以"_info"结尾。
• 全限定名，也就是一个类的全路径
• 简单名，例如一个类中的add()方法，它的简单名就是add
• 描述符
  • 字段描述符，用来描述字段的类型。例如"S"，代表short类型，"I"代表int类型等。
  • 方法描述符，用来描述方法的参数列表和返回值。例如”(IS)I“则代表这个方法需要两个参数，一个int，一个short，返回值是一个int类型。

一、魔数和Class文件的版本号

• ”CAFEBABE“
  • 类型：u2；Class文件的开头4字节为固定的”CAFEBABE“表明当前的文件是一个Class文件
• minor_version
  • 类型：u2；当前class文件的次版本号
• major_version
  • 类型：u2；当前class文件的主版本号

次版本号和主版本号规定了当前的class文件可以被哪个版本的虚拟机所执行，同时虚拟机加载class文件的时候也会检查这三个属性。

二、常量池

• constant_pool_count

  • 类型：u2；常量池中的常量数量，由于常量池中的常量数量不确定，所以需要这个字段告诉虚拟机当前类中有多少个常量，而后则是这一个一个的常量，每个常量的类型可能不一致，但都会明确自己的数据结构和占用空间。

• constant_pool

  • 类型：cp_info；常量池中的一项常量，可以是下面14中类型的其中一种。

    标志	类型	描述
    1	CONSTANT_Utf8_info	UTF8编码的字符串
    3	CONSTANT_Integer_info	整型字面量
    4	CONSTANT_Float_info	浮点型字面量
    5	CONSTANT_Long_info	长整型字面量
    6	CONSTANT_Double_info	双精度浮点型字面量
    7	CONSTANT_Class_info	类或接口的符号引用
    8	CONSTANT_String_info	字符串类型字面量
    9	CONSTANT_Fieldref_info	字段的符号引用
    10	CONSTANT_Methodref_info	类中方法的符号引用
    11	CONSTANT_InterfaceMethodref_info	接口中方法的符号引用
    12	CONSTANT_NameAndType_info	字段或方法的部分符号引用
    15	CONSTANT_MethodHandle_info	表示方法句柄
    16	CONSTANT_MethodType_info	标识方法类型
    18	CONSTANT_InvokeDynamic_info	表示一个动态方法调用点

常量池里面存放着当前这个类的一些元数据，也就是一些基本资料。例如字面量、符号引用等，其中字面量比较好理解，就是文本字符串或者是常量值等(就是直接量，自身描述自身，"ss"就是表示一个字符串"ss")。符号引用则比较复杂一点，它可以是类和接口的全限定名、字段的名称描述、方法的名称和描述。

三、访问标志

• access_flags
  • 类型：u2；访问标志，用于表明当前这个类或者接口的访问信息，例如：它是类还是接口，是不是public的，是不是abstract的，是不是final的等。

四、继承体系描述

• this_class
  • 类型：u2；类索引，用于确定这个类的全限定名，u2的数据代表了常量池中一个常量的索引下标，对应的常量就描述了这个类的全限定名。
• super_class
  • 类型：u2；父类索引，用于确定父类的全限定名，u2的数据代表了常量池中一个常量的索引下标，对应的常量就描述了这个类的全限定名。
• interfaces_count
  • 类型：u2；这个类实现的接口的数量；u2可以表示到65535，也就是类能实现的最大的接口数量。
• interfaces
  • 类型：u2；接口索引，用于确定接口的全限定名，u2的数据代表了常量池中一个常量的索引下标，对应的常量就描述了这个接口的全限定名。

五、字段表集合

• fields_count

  • 类型：u2；表示当前类变量或实例变量的数量。

• field

  • 类型：field_info；一种描述当前字段的数据结构，可以包含的信息有，作用域、是否被static修饰、是否final、是否volatile、是否transient、字段的数据类型、字段名称。

    名称	描述	类型
    access_flag	字段访问标志	u2
    name_index	常量池中对应的字段名称的索引	u2
    descriptor_index	该字段描述符在常量池中的索引，例如指向常量池中的常量: S，就说明这个字段是 short类型的。	u2
    attributes_coun	字段额外属性的数量	u2
    attributes	属性表	attrbute_info

六、方法表集合

• method_count

  • 类型：u2；类中方法的数量

• methods

  • 类型：method_info;方法表

  • 名称	描述	类型
    access_flags	方法访问标志	u2
    name_index	常量池中对应的方法简单名索引	u2
    descriptor_index	方法描述符在常量池中的索引	u2
    attributes_count	属性数量	u2
    attributes	属性表，预置了多种定义好的属性	attribute_info

七、属性表集合

前面的字段表和方法表中都有出现属性表，在class文件、字段表放发表都可以携带自己的属性表集合，用于描述某些常见的专有信息。与其他数据项目不一样，属性表集合的要求很宽松，只要属性名称不重复即可。我们编写的方法，里面的逻辑代码产生的字节码指令就放在方法表的属性表中，属性名字叫做”code“。一个标准的属性应该符合下面的这种结构。

以code属性为例