Java字节码详解系列之一--class文件格式简介

什么是字节码？      首先，我们知道，Java语言是可以"write once,run anywhere",要做到这一点，就要在编写代码的时候让Java代码不能依赖计算机底层的机器指令，于是就出现了Java虚拟机来代替CPU执行Java编译后的代码，也就是"字节码"这种中间语言(IL)。Java编译后生成了class字节码，每一个Java类被编译后会生成一个对应的.class字节码文件，JVM运行时执行class字节码，将字节码实时翻译成所在平台的机器指令并运行。字节码的格式      JVM想要执行class字节码，那么class字节码就必需要有固定的文件格式。
      class字节码文件主要有两类数据：无符号数和表。无符号数用来表述数字，索引引用以及字符串等，无符号数主要使用u1，u2，u4及u8，分别代表1字节，2字节，4字节，8字节的无符号数。表是由多个无符号数及其他表组成的复合结构。
     一个class字节码文件主要由以下10个部分组成：
1，MagicNumber 用来标志文件是否为class文件，防止虚拟机加载非class文件而崩溃。
2，Version 该字段由2个2字节的字段组成，分别代表当前class文件的主次版本号。
3，Constant_pool 用来保存常量池信息，存放了字面常量（literal）和符号引用（symbolic references）。
     字面常量包含文本串和被声明为final的常量。符号引用包含类和接口的全局限定名，字段的名称和描述符，方法的名称和描述符。
4，Access_flag 主要保存当前类的访问权限。
5，This_class 主要保存当前类的全局限定名在常量池里的索引
6，Super_class 主要保存父类的全局限定名在常量池里的索引
7，Interfaces 主要保存当前类实现的接口列表，包含interfaces_count和interfaces[interfaces_count]。分别代表当前类实现的接口数量和接口的索引的数组。
8，Fields 主要保存当前类的成员列表，包含fields_count和fields[fields_count]。分别代表类变量(静态变量)和成员变量的数量之和。 字段详细信息的列表。
9，Methods 主要保存当前类的方法列表，包含methods_count和methods[methods_count]。分别代表该类或接口定义的方法的数量和方法信息的详细列表。
10，Attributes 主要保存类的attributes列表，包含attributes_count和attribute[attributes_count]。
用一个数据结构来表示class文件的格式 代码如下：ClassFile {
u4 magic;
u2 minor_version;
u2 major_version;
u2 constant_pool_count;
cp_info contant_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];
}类似于C语言里的结构体。
了解字节码的好处       了解字节码可以帮助我们更好的理解Java虚拟机的运行原理，以及更好的运用Java语言的特性。比如反射，就是JVM加载Java类的时候，将Java类的类元信息保存到内存中，这样在运行期直接就读取目标内存中的数据来获得相应的信息。
下一篇文章用一个Java类来具体介绍class字节码的字段作用。
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