java虚拟机Class格式与指令

前几天看《深入理解java虚拟机》中关于.class文件的详细解析，实际上Class文件里面就是包含着运行时候的指令，以及数据等内容。如果想要能够读懂Class文件，那一定需要对Class的文件结构以及Java虚拟机指令集有一定的了解

JVM指令集

java虚拟机也有自己的指令集（字节码指令集），指令占一个字节长度，也就是说JVM中的指令最多也就256个。一常用的指令如:iload,iadd,isub,imul…,这里举的例子只是对应于int类型的运算操作码，如果float类型，对应的指令为：fload,fadd,fsub,fmul…。由指令加上对应的数据就是一次运算了。

与指令紧密相关的就是操作数了，JVM里面有操作数栈，本地变量表。

Class文件结构

对一个非常简单的java文件：

public class Test{
private int a;

public int value(){
return a;
}
}

使用

javac Test.java

得到Test.class.

使用

javap -verbose Test.class

可以获得Class文件可视化结果.其中包括常量池，函数字节码代码

Classfile /Users/houzhi/Test.class
Last modified Sep 8, 2015; size 265 bytes
MD5 checksum 7a6cc538f28ef4dc4978891008b41ed8
Compiled from "Test.java"
public class Test
SourceFile: "Test.java"
minor version: 0
major version: 51
flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
Constant pool:
#1 = Methodref          #4.#15         //  java/lang/Object."<init>":()V
#2 = Fieldref           #3.#16         //  Test.a:I
#3 = Class              #17            //  Test
#4 = Class              #18            //  java/lang/Object
#5 = Utf8               a
#6 = Utf8               I
#7 = Utf8               <init>
#8 = Utf8               ()V
#9 = Utf8               Code
#10 = Utf8               LineNumberTable
#11 = Utf8               value
#12 = Utf8               ()I
#13 = Utf8               SourceFile
#14 = Utf8               Test.java
#15 = NameAndType        #7:#8          //  "<init>":()V
#16 = NameAndType        #5:#6          //  a:I
#17 = Utf8               Test
#18 = Utf8               java/lang/Object
{
public Test();
flags: ACC_PUBLIC
Code:
stack=1, locals=1, args_size=1
0: aload_0
1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
4: return
LineNumberTable:
line 2: 0

public int value();
flags: ACC_PUBLIC
Code:
stack=1, locals=1, args_size=1
0: aload_0
1: getfield      #2                  // Field a:I
4: ireturn
LineNumberTable:
line 7: 0
}

从上面的结果可以大概看出一些内容，其中major version是java的版本，java7对应是51.然后是类的访问标志，public。然后是常量表，记录字符的表，包括函数名称，变了名称，类路径名称等等。

再之后是函数，每个函数其实是方法表，方法表里面再包括了访问标志，代码表，LineNumberTable是指函数是在第几行。

代码段里面的内容主要是刚刚操作码的指令，从这些字节代码是完全可以查看函数的功能的。

利用查看Class解决bug

这里顺便提一下我昨天干的一件事，因为部署的服务器应用的源代码在另外一个开发者那里，暂时他去有事了。但是我重新部署他的代码发现有问题，保存图片的位置一直不对，经过测试，感觉他可能是在程序里面写了一个固定的地址，导致换了服务器后，路径总是不太对。正巧这段时间有空的时候就在虚拟机的相关东西，而且基本能确定很大可能是路径问题，所以直接尝试去查看class的内容，就使用了

javap -verbose

来查看对应的class文件的内容，查看引用的地方最终找到了保存的代码，发现确实是他把保存路径写死了。

找到了问题，一下子没源码，就尝试修改class文件去解决这个问题，毕竟class文件是编译后，按照规范的，只要class是符合规范，程序验证通过的话，就会被JVM接受。使用修改的方式如下

使用vim -b Upload.class，这个时候是打开二进制文件，一堆乱码

输入vim的命令 :%!xxd 把文件转换成二进制的读入，转化后内容会变成这样

“`

0000010: 1400 1508 0016 0a00 1700 1807 0016 0700 …………….

0000020: 1901 0004 5445 5354 0100 124c 6a61 7661  ....TEST...Ljava

0000030: 2f6c 616e 672f 5374 7269 6e67 3b01 000d  /lang/String;...
```

然后看着右边那里的解释修改。我是直接改了路径，所以相对比较简单，如果太复杂就最好先编译。输入 :%!xxd -r 可以切换回原来的模式。修改后保存。修改可以直接改那些数字。

一次非常好的class文件学习实践体验。