Java中class文件结构分析一

标签：lang 文件 00 Java 常量 Utf8 61 65 class

一:源代码

package com.tuling.smlz.jvm.classbyatecode;

/**
 * Created by smlz on 2019/11/5.
 */
public class TulingByteCode {

    private String userName;

    public String getUserName() {
        return userName;
    }

    public void setUserName(String userName) {
        this.userName = userName;
    }
}

二:通过我们javap -verbose TulingByteCode .class反编译

//表示我们通过反编译的来源是哪个字节码文件
Classfile /D:/work_space/idea_space/spring-cloud-source/tuling-jvm/target/classes/com/tuling/smlz/jvm/classbyatecode/TulingByteCode.class
  //最后修改日期；文件大小
  Last modified 2019-11-5; size 629 bytes
  //文件的md5值
  MD5 checksum a0a9c001787f00738627278b0946a388
  //.class文件是通过哪个源文件编译过来的
  Compiled from "TulingByteCode.java"
  //字节码的详细信息
public class com.tuling.smlz.jvm.classbyatecode.TulingByteCode
  //jdk的次版本号
  minor version: 0
  //jdk的主版本号
  major version: 52
  //访问权限
  flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
  //常量池
Constant pool:
   #1 = Methodref          #4.#21         // java/lang/Object."<init>":()V
   #2 = Fieldref           #3.#22         // com/tuling/smlz/jvm/classbyatecode/TulingByteCode.userName:Ljava/lang/String;
   #3 = Class              #23            // com/tuling/smlz/jvm/classbyatecode/TulingByteCode
   #4 = Class              #24            // java/lang/Object
   #5 = Utf8               userName
   #6 = Utf8               Ljava/lang/String;
   #7 = Utf8               <init>
   #8 = Utf8               ()V
   #9 = Utf8               Code
  #10 = Utf8               LineNumberTable
  #11 = Utf8               LocalVariableTable
  #12 = Utf8               this
  #13 = Utf8               Lcom/tuling/smlz/jvm/classbyatecode/TulingByteCode;
  #14 = Utf8               getUserName
  #15 = Utf8               ()Ljava/lang/String;
  #16 = Utf8               setUserName
  #17 = Utf8               (Ljava/lang/String;)V
  #18 = Utf8               MethodParameters
  #19 = Utf8               SourceFile
  #20 = Utf8               TulingByteCode.java
  #21 = NameAndType        #7:#8          // "<init>":()V
  #22 = NameAndType        #5:#6          // userName:Ljava/lang/String;
  #23 = Utf8               com/tuling/smlz/jvm/classbyatecode/TulingByteCode
  #24 = Utf8               java/lang/Object
{ 
  //构造方法
  public com.tuling.smlz.jvm.classbyatecode.TulingByteCode();
    descriptor: ()V
    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 6: 0
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0       5     0  this   Lcom/tuling/smlz/jvm/classbyatecode/TulingByteCode;
  //get方法
  public java.lang.String getUserName();
    descriptor: ()Ljava/lang/String;
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=1, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: getfield      #2                  // Field userName:Ljava/lang/String;
         4: areturn
      LineNumberTable:
        line 11: 0
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0       5     0  this   Lcom/tuling/smlz/jvm/classbyatecode/TulingByteCode;
  //set方法
  public void setUserName(java.lang.String);
    descriptor: (Ljava/lang/String;)V
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=2, locals=2, args_size=2
         0: aload_0
         1: aload_1
         2: putfield      #2                  // Field userName:Ljava/lang/String;
         5: return
      LineNumberTable:
        line 15: 0
        line 16: 5
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0       6     0  this   Lcom/tuling/smlz/jvm/classbyatecode/TulingByteCode;
            0       6     1 userName   Ljava/lang/String;
    MethodParameters:
      Name                           Flags
      userName
}
SourceFile: "TulingByteCode.java"

三:class文件通过16进制查看器打开如下

通过16进制查看器打开的文件结构是一个当个字节来显示，因为一个16进制数可以通过4位来表示,一个字节8位可以表示二个16进制数

我们class文件结构图

Class文件结构参照表:

Class文件结构伪代码

3.1)我们通过javap -verbose来分析一个字节码的时候，将会分析字节码文件的魔数,主次版本号,常量池，类信息，类的构造方法，类的中的方法信息，类变量与成员变量等信息.

魔数: 文件的开头的四个字节是固定值位 0xCAFEBABE

3.2)次版本号(minor version):二个字节00 00 表示jdk的次版本号

3.3)主版本号(major version):二个字节 00 34 表示为jdk的主版本号，34对于10进制为52

那么52代表的是1.8，51代表的是1.7 等等一直类推下去

所以通过主次版本号来确定我们jdk的版本是1.8.0

3.4)常量池入口，占用二个字节,表示常量池中的个数=00 19 (25)-1=24个, 为啥需要-1，因为常量池中的第0个位置被我们的jvm占用了表示为null 所以我们通过编译出来的常量池索引是从1开始的.

Constant pool:
   #1 = Methodref          #4.#21         // java/lang/Object."<init>":()V
   #2 = Fieldref           #3.#22         // com/tuling/smlz/jvm/classbyatecode/TulingByteCode.userName:Ljava/lang/String;
   #3 = Class              #23            // com/tuling/smlz/jvm/classbyatecode/TulingByteCode
   #4 = Class              #24            // java/lang/Object
   #5 = Utf8               userName
   #6 = Utf8               Ljava/lang/String;
   #7 = Utf8               <init>
   #8 = Utf8               ()V
   #9 = Utf8               Code
  #10 = Utf8               LineNumberTable
  #11 = Utf8               LocalVariableTable
  #12 = Utf8               this
  #13 = Utf8               Lcom/tuling/smlz/jvm/classbyatecode/TulingByteCode;
  #14 = Utf8               getUserName
  #15 = Utf8               ()Ljava/lang/String;
  #16 = Utf8               setUserName
  #17 = Utf8               (Ljava/lang/String;)V
  #18 = Utf8               MethodParameters
  #19 = Utf8               SourceFile
  #20 = Utf8               TulingByteCode.java
  #21 = NameAndType        #7:#8          // "<init>":()V
  #22 = NameAndType        #5:#6          // userName:Ljava/lang/String;
  #23 = Utf8               com/tuling/smlz/jvm/classbyatecode/TulingByteCode
  #24 = Utf8               java/lang/Object

3.4.1）常量池结构表如图所示

u1,u2,u4,u8分别代表1个字节,2个字节,4个字节,8个字节的无符号数

3.4.2)我们的常量池可以看作我们的java class类的一个资源仓库(比如Java类定的方法和变量信息),我们后面的方法类的信息的描述信息都是通过索引去常量池中获取。

1)常量池中主要存放二种常量,一种是字面量一种是符号引用

3.4.3)在JVM规范中，每个字段或者变量都有描述信息,描述信息的主要作用是数据类型，方法参数列表,返回值类型等.

1)基本参数类型和void类型都是用一个大写的字符来表示，对象类型是通过一个大写L加全类名表示，这么做的好处就是在保证jvm能读懂class文件的情况下尽量的压缩class文件体积.

基本数据类型表示:

B---->byte

C---->char

D---->double

F----->float

I------>int

J------>long

S------>short

Z------>boolean

V------->void

对象类型:

String------>Ljava/lang/String;(后面有一个分号)

对于数组类型: 每一个唯独都是用一个前置 [ 来表示

比如: int[] ------>[ I,

String [][]------>[[Ljava.lang.String;

2）用描述符来描述方法的,先参数列表，后返回值的格式，参数列表按照严格的顺序放在()中

比如源码 String getUserInfoByIdAndName(int id,String name) 的方法描述符号

（I,Ljava/lang/String;）Ljava/lang/String;

第1个常量池分析: 0A 00 04 00 15

0A:表示是常量池中的常量类型为方法引用

00 04二个字节表示的是是方法所在类指向常量池的索引位置为#4,然后我们发现

#4的常量类型是Class，也是符号引用类型，指向常量池#24的位置,而#24是的常量池类型是字面量值为:java/lang/Object

00 15二个字节表示是方法的描述符，指向常量池索引#21的位置,我们发现#21的常量类型是"NameAndType类型"属于引用类型，指向常量池的#7 #8位置

#7常量类型是UTF-8类型属于字面量值为: 为构造方法

#8常量也是UTF-8类型的字面量值为:()V

所以常量池中的第一个常量是：java/lang/Object."":()V

画图分析:

第二个常量分析：09 00 03 00 16

09表示的是我们的 CONSTANT_Methodref_info 字段类型的常量

00 03表示的class_index 表示是常量池中第三个为我们的class常量的索引位置

00 16:表示该字段的名称和类型指向我们常量池中索引为22的位置

解释:03表示指向常量池第三个位置,我们发现第三个位子是Class类型的常量，03位置的常量池应用指向的是#23的位置，而我们的#23常量池类型是utf-8表示是字面量

值为:com/tuling/smlz/jvm/classbyatecode/TulingByteCode

#22为常量池类型的nameAndType类型，分别指向我们的常量池第#5(utf-8类型的常量)的位置表示我们的字段的名称userName，#6指向的是常量池第六个位置,类型是utf-8类型的值为:Ljava/lang/String;

第二个常量com/tuling/smlz/jvm/classbyatecode/TulingByteCode.userName:Ljava/lang/String;

画图分析:

第三个常量分析: 07 00 17

第一个字节:07表示的是 class_info符号引用类型的常量

第二三个字节: 00 17表示是指向常量池中索引为23的位置,#23的常量池类型是utf8字面量

那么utf8_info的结构如下:

第#23的常量的结构是

其中 01表示utf8_info的常量类型

00 31：表示后面跟着49个字节是字面量的值

01 00 31 63 6F 6D 2F 74 75 6C 69 6E 67 2F 73 6D 6C

7A 2F 6A 76 6D 2F 63 6C 61 73 73 62 79 61 74 65

63 6F 64 65 2F 54 75 6C 69 6E 67 42 79 74 65 43

6F 64 65

第四个常量分析: 07 00 18

第一个字节:07表示的是 class_info符号引用类型的常量

第二三个字节: 00 18表示是指向常量池中索引为24的位置,#24的常量池类型是utf8字面量

那么utf8_info的结构如下:

01 00 10 6A 61 76 61 2F 6C 61 6E 67 2F 4F 62 6A 65 63 74

其中 01表示utf8_info的常量类型

00 10：表示后面跟着16个字节是字面量的值

6A 61 76 61 2F 6C 61 6E 67 2F 4F 62 6A 65 63 74 字面量的值为:java/lang/Object

第五个常量: 01 00 08 75 73 65 72 4E 61 6D 65

01：tag位表示的是utf8类型的字面量常量

00 08二个字节表示的是字面量常量的长度为8 、

75 73 65 72 4E 61 6D 65 转为字符串为userName

第六个常量分析:01 00 12 4C 6A 61 76 61 2F 6C 61 6E 67 2F 53 74 72 69 6E 67 3B

01：tag位表示的是utf8类型的字面量常量

00 12二个字节表示的是字面量常量的长度为18 、

4C 6A 61 76 61 2F 6C 61 6E 67 2F 53 74 72 69 6E 67 3B 转为字符串为 Ljava/lang/String;

第七个常量分析:01 00 06 3C 69 6E 69 74 3E

01：tag位表示的是utf8类型的字面量常量

00 06二个字节表示的是字面量常量的长度为6

3C 69 6E 69 74 3E 转为字符串为

第八个常量分析:01 00 03 28 29 56

01：tag位表示的是utf8类型的字面量常量

00 03二个字节表示的是字面量常量的长度为3

28 29 56 转为字符串为 ()V

第九个常量分析:01 00 04 43 6F 64 65

01：tag位表示的是utf8类型的字面量常量

00 04二个字节表示的是字面量常量的长度为4

43 6F 64 65 转为字符串为 Code

第十个常量分析:01 00 0F 4C 69 6E 65 4E 75 6D 62 65 72 54 61 62 6C 65

01：tag位表示的是utf8类型的字面量常量

00 0F二个字节表示的是字面量常量的长度为15

4C 69 6E 65 4E 75 6D 62 65 72 54 61 62 6C 65 转为字符串为 LineNumberTable

表示这个是行号表

第11个常量:01 00 12 4C 6F 63 61 6C 56 61 72 69 61 62 6C 65 54 61 62 6C 65

01：tag位表示的是utf8类型的字面量常量

00 12二个字节表示的是字面量常量的长度为18

4C 6F 63 61 6C 56 61 72 69 61 62 6C 65 54 61 62 6C 65 转为字符串为LocalVariableTable

表示这个是本地变量表

第12个常量: 01 00 04 74 68 69 73

01：tag位表示的是utf8类型的字面量常量

00 14二个字节表示的是字面量常量的长度为4

74 68 69 73 转为字符串为this

第13个常量:

01 00 33 4C 63 6F 6D 2F 74 75 6C 69 6E 67 2F 73 6D 6C 7A 2F 6A 76 6D 2F 63 6C 61 73 73 62 79 61 74 65 63 6F 64 65 2F 54 75 6C 69 6E 67 42 79 74 65 43 6F 64 65 3B

01：tag位表示的是utf8类型的字面量常量

00 33二个字节表示的是字面量常量的长度为51

4C 63 6F 6D 2F 74 75 6C 69 6E 67 2F 73 6D 6C 7A 2F 6A 76 6D 2F 63 6C 61 73 73 62 79 61 74 65 63 6F 64 65 2F 54 75 6C 69 6E 67 42 79 74 65 43 6F 64 65 3B

表示字符串: Lcom/tuling/smlz/jvm/classbyatecode/TulingByteCode;