JVM之Class文件结构

核心提示：定义:u1 1个字节为单位的非负值u2 2个字节为单位的非负值u3 . . . . . . . .(其他以此类推 )java文件结构用类似strUCt的描述如下:ClassFile {u4 magic; // 必须为: 0xCAFEBABEu2 minor_version;u2 major_version; //CLA

　　定义:u1　 1个字节为单位的非负值
　　u2　 2个字节为单位的非负值
　　u3　 . . . . . . . .　(其他以此类推 )
　　
　　java文件结构用类似strUCt的描述如下:
　　
　　ClassFile {
　　u4 magic;　　　　　　　 // 必须为: 0xCAFEBABE
　　
　　u2 minor_version;
　　u2 major_version;　　　 //CLASS文件结构主次版本号 JAVA2支持45.0-46.
　　0
　　u2 constant_pool_count; //记录常量信息
　　cp_info constant_pool[constant_pool_count-1];　 //计数从1开始
　　u2 access_flags;　　　　//class/interface访问权限
　　u2 this_class;　　　　　//指向constant_poll中的有效索引值
　　u2 super_class;　　　　 //0或指向constant_poll中的有效索引值,对于in
　　terface必须为非0
　　u2 interfaces_count;　　//superinterfaces的个数
　　u2 interfaces[interfaces_count];　//计数[0,count-1) 对应constant_po
　　ol中的一个索引值
　　u2 fields_count;
　　field_info fields[fields_count];　//主要用于记录class及实例中的变量
　　u2 methods_count;
　　method_info methods[methods_count];
　　u2 attributes_count;
　　attribute_info attributes[attributes_count];
　　}
　　
　　cp_info {
　　u1 tag;
　　
　　u1 info[];
　　}
　　tag 意义如下:
　　
　　CONSTANT_Class　　　　　　　　7
　　CONSTANT_Fieldref　　　　　　 9
　　CONSTANT_Methodref　　　　　　10
　　CONSTANT_InterfaceMethodref　 11
　　CONSTANT_String　　　　　　　 8
　　CONSTANT_Integer　　　　　　　3
　　CONSTANT_Float　　　　　　　　4
　　CONSTANT_Long　　　　　　　　 5
　　CONSTANT_Double　　　　　　　 6
　　CONSTANT_NameAndType　　　　　12
　　CONSTANT_Utf8　　　　　　　　 1
　　
　　此时cp_info分别对应结构变化为
　　1. CONSTANT_Class
　　CONSTANT_Class_info {
　　u1 tag;
　　u2 name_index;
　　}
　　
　　2. CONSTANT_Fieldref
　　CONSTANT_Fieldref_info {
　　u1 tag;
　　u2 class_index;　//constant_pool的索引，对应CONSTANT_Class_
　　info
　　u2 name_and_type_index;//constant_pool的索引，对应CONSTANT_
　　NameAndType_info
　　}
　　
　　3. CONSTANT_Methodref
　　CONSTANT_Methodref_info {
　　u1 tag;
　　u2 class_index;
　　u2 name_and_type_index;
　　}
　　
　　4. CONSTANT_InterfaceMethodref
　　CONSTANT_InterfaceMethodref_info {
　　u1 tag;
　　u2 class_index;
　　u2 name_and_type_index;
　　
　　}
　　
　　5. CONSTANT_String
　　CONSTANT_String_info {
　　u1 tag;
　　u2 string_index;
　　}
　　
　　6. CONSTANT_Integer
　　CONSTANT_Integer_info {
　　u1 tag;
　　u4 bytes;
　　}
　　
　　7. CONSTANT_Float
　　CONSTANT_Float_info {
　　u1 tag;
　　u4 bytes;
　　}
　　
　　8. CONSTANT_Long
　　
　　CONSTANT_Long_info {
　　u1 tag;
　　u4 high_bytes;
　　u4 low_bytes;
　　}
　　
　　9. CONSTANT_Double
　　CONSTANT_Double_info {
　　u1 tag;
　　u4 high_bytes;
　　u4 low_bytes
　　}
　　
　　10.CONSTANT_NameAndType
　　CONSTANT_NameAndType_info {
　　u1 tag;
　　u2 name_index;
　　u2 descriptor_index;
　　}
　　
　　11.CONSTANT_Utf8
　　CONSTANT_Utf8_info {
　　
　　u1 tag;
　　u2 length;
　　u1 bytes[length];
　　}
　　
　　access_flags意义如下:
　　
　　ACC_PUBLIC　　 0x0001
　　ACC_FINAL　　　0x0010
　　ACC_SUPER　　　0x0020
　　ACC_INTERFACE　0x0200
　　ACC_ABSTRACT　 0x0400
　　
　　假如是interface那么必须置ACC_INTERFACE,假如没有置ACC_INTERFACE则定义的是一
　　个类而非接口。
　　假如设置了ACC_INTERFACE，那么ACC_ABSTRACT位也必须被设置，当然也可以设置AC
　　C_PUBLIC。
　　ACC_SUPER用以表明invokespecial语义,Sun公司老的JAVA编译器没有设置ACC_SUPER
　　,并且老的JVM
　　忽略ACC_SUPER位，但新的编译器应该实现invokespecial语义。
　　其他未指明的位保留将来使用，并且编译器应当将其置为0，同时Java虚拟机应当忽
　　略他们。
　　
　　this_class:　constant_pool中的索引值,指向的元素的cp_info等价为CONSTANT_Class
　　_info
　　
　　CONSTANT_Class_info {
　　u1 tag;　　　　　　　　 //必须为CONSTANT_Class (7)
　　u2 name_index;　　　　　//为指向constant_pool中的一个索引值
　　}
　　
　　name_index :指向的元素的cp_info等价为CONSTANT_Utf8_info
　　
　　CONSTANT_Utf8_info {
　　u1 tag;　　　　　　　 //必须为CONSTANT_Utf8 (1)
　　u2 length;
　　u1 bytes[length];　　 //Utf8编码的字符串
　　}
　　
　　field_info {
　　u2 access_flags;　 //访问控制权
　　u2 name_index;　　 //constant_pool中的索引，对应于CONSTANT_Utf8_inf
　　o描述。
　　
　　u2 descriptor_index; //constant_pool中的索引，对应于CONSTANT_Utf8_i
　　nfo描述。
　　u2 attributes_count;
　　attribute_info attributes[attributes_count]; //attribute_info将在mo
　　thods后描述。
　　}
　　field_info中access_flages意义如下:
　　
　　ACC_PUBLIC　　 0x0001
　　ACC_PRIVATE　　0x0002
　　ACC_PROTECTED　0x0004
　　ACC_STATIC　　 0x0008
　　ACC_FINAL　　　0x0010
　　ACC_VOLATILE　 0x0040
　　ACC_TRANSIENT　0x0080
　　
　　其中很显然不能同时为ACC_FINAL和ACC_VOLATILE 且前三项是互斥的。
　　interface必须置ACC_PUBLIC, ACC_STATIC,ACC_FINAL位，且不能置其他位。
　　其他未指明的位保留将来使用，并且编译器应当将其置为0，同时Java虚拟机应
　　当忽略他们。
　　
　　methods指明了类中的所有方法。
　　
　　method_info {
　　u2 access_flags;
　　u2 name_index;　 //指向constant_pool的入口，对应为CONSTANT_
　　Utf8_info
　　u2 descriptor_index;　//指向constant_pool的入口，对应为CONS
　　TANT_Utf8_info
　　u2 attributes_count;
　　attribute_info attributes[attributes_count];
　　//此处只能出现Code、Exceptions、Synthetic、Deprecated四种类
　　型的属性
　　}
　　access_flags访问权描述如下:
　　ACC_PUBLIC　　　　0x0001
　　ACC_PRIVATE　　　 0x0002
　　ACC_PROTECTED　　 0x0004
　　ACC_STATIC　　　　0x0008
　　ACC_FINAL　　　　 0x0010
　　ACC_SYNCHRONIZED　0x0020
　　ACC_NATIVE　　　　0x0100
　　ACC_ABSTRACT　　　0x0400
　　
　　ACC_STRICT　　　　0x0800
　　
　　attribute_info {
　　u2 attribute_name_index;　//constant_pool中的索引，对应于CONSTANT_U
　　tf8_info描述。
　　u4 attribute_length;
　　u1 info[attribute_length];
　　}
　　
　　现在已经预定义的属性有:
　　
　　1. SourceFile : attribute_info被替代为:
　　
　　SourceFile_attribute {
　　u2 attribute_name_index;
　　u4 attribute_length;
　　u2 sourcefile_index; //指向constant_pool中的一个CONSTANT_Ut
　　f8_info 结构。
　　}
　　
　　2. Constantvalue : attribute_info被替代为:
　　
　　Constantvalue_attribute {
　　u2 attribute_name_index;
　　u4 attribute_length;　　//必须为2
　　u2 constantvalue_index;
　　}
　　
　　对于constantvalue_index意义如下:
　　long　　　　　　　　　　　　　　　CONSTANT_Long
　　float　　　　　　　　　　　　　　 CONSTANT_Float
　　double　　　　　　　　　　　　　　CONSTANT_Double
　　int, short, char, byte, boolean　 CONSTANT_Integer
　　String　　　　　　　　　　　　　　CONSTANT_String
　　
　　Constantvalue用于field_info 中，用于描述一个static常量,
　　且此时field_info的access_flags应为ACC_STATIC
　　
　　3. Code : attribute_info被替代为:
　　
　　Code_attribute {
　　u2 attribute_name_index;
　　
　　u4 attribute_length;
　　u2 max_stack;　//执行此函数时可用的栈的最大深度
　　u2 max_locals; //执行此函数可用到的最大本地变量数目，包括参
　　数。
　　// 注重:一个long/double相当于2个变量数目.
　　u4 code_length; //本函数用到的代码长度。
　　u1 code[code_length]; //实现本函数的真正字节码
　　u2 exception_table_length;
　　{　 u2 start_pc;
　　u2 end_pc; //捕捉违例时执行代码数组中的[start_pc, end_p
　　c)部分
　　u2　handler_pc; //现在还不大明白他是干嘛的!!
　　u2　catch_type; //指向constant_pool的索引，对应CONSTANT
　　_Class_info
　　}exception_table[exception_table_length];