Java字节码(.class文件结构)

简单记录.Class文件结构

ClassFile总体结构

ClassFile {
    u4             magic;
    u2             minor_version;
    u2             major_version;
    u2             constant_pool_count;
    cp_info        constant_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];
}

magic

标识是否是class文件，正常class文件开头都是4个字节0xCAFEBABE.
minor_version major_version

编译成class文件的版本号，java6编译的major_version是0x32.
constant_pool_count

常量池的数量。
constant_pool

常量池，用于存放不同类型的数据，各种字符串，变量名称，变量类型都会存储在常量池。
1
2
3
4
cp_info {
u1 tag;
u1 info[];
}
| Constant Type | Value |
| —————————– | —– |
| 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 |
| CONSTANT_MethodHandle | 15 |
| CONSTANT_MethodType | 16 |
| CONSTANT_InvokeDynamic | 18 |
access_flags

指定接口和类的访问权限。

| Flag Name | Value | Interpretation |
| ————- | ———-| —————————————————–|
| ACC_PUBLIC | 0x0001 | 公共，可以被外部包访问。 |
| ACC_FINAL | 0x0010 | 不允许继承. |
| ACC_SUPER | 0x0020 | 当被invoke.指令调用时,要特别对待超类方法。 |
| ACC_INTERFACE | 0x0200 | 接口类。 |
| ACC_ABSTRACT | 0x0400 | 抽象类，不能实例化。 |
| ACC_SYNTHETIC | 0x1000 | 编译器生成，不在源代码中。 |
| ACC_ANNOTATION| 0x2000 | 注解类型。 |
| ACC_ENUM | 0x4000 | 枚举类型。 |
this_class

指向的是在静态区的CONSTANT_class_info结构体，说明当前的类名称。
super_class

0 或者指向的是在静态区的CONSTANT_class_info结构体，说明当前的父类名称。
interfaces_count

说明接口的数量
interfaces

指向CONSTANT_class_info数组，记录当前类的实现接口。
fields_count

字段数量

fields

字段信息。

field_info {
    u2             access_flags;
    u2             name_index;
    u2             descriptor_index;
    u2             attributes_count;
    attribute_info attributes[attributes_count];
}

methods_count

方法数量

methods

方法信息。

method_info {
    u2             access_flags;
    u2             name_index;
    u2             descriptor_index;
    u2             attributes_count;
    attribute_info attributes[attributes_count];
}

attributes_count

属性数量
attributes

属性信息

静态区结构体

CONSTANT_Class_info 代表接口或者类

CONSTANT_Class_info {
    u1 tag; // 7
    u2 name_index; // 指向静态区的CONSTANT_Utf8_info存储名称。
}

CONSTANT_Fieldref_info 用于记录字段信息

CONSTANT_Fieldref_info {
    u1 tag; // 9
    u2 class_index; // 指向的可能是classtype或者interfacetype
    u2 name_and_type_index; // 指向 CONSTANT_NameAndType_info 字段描述或者方法描述
}

CONSTANT_Methodref_info 用于记录方法信息

CONSTANT_Methodref_info {
    u1 tag; // 10
    u2 class_index; // classtype
    u2 name_and_type_index; // 如果是<开始的，那么一定是void <init>的方法
}

CONSTANT_InterfaceMethodref_info 用于记录接口中的方法信息

CONSTANT_InterfaceMethodref_info {
    u1 tag; // 11
    u2 class_index; // interfacetype
    u2 name_and_type_index; // 指向 CONSTANT_NameAndType_info 字段描述或者方法描述
}

CONSTANT_String_info 记录字符串。

CONSTANT_String_info {
    u1 tag; // 8 
    u2 string_index; // 指向CONSTANT_Utf8_info
}

CONSTANT_Integer_info 记录Int类型常量

CONSTANT_Integer_info {
    u1 tag; // 3
    u4 bytes; // 整型常量
}

CONSTANT_Float_info 记录浮点数常量
1
2
3
4
CONSTANT_Float_info {
u1 tag; // 4
u4 bytes; // 浮点常量
}
几个特殊值：

0x7f800000 => Float.POSITIVE_INFINITY

0xff800000 => Float.NEGATIVE_INFINITY

0x7f800001 to 0x7fffffff => Float.NaN

0xff800001 to 0xffffffff => Float.NaN
1. CONSTANT_Long_info 记录long类型常量
  1
  2
  3
  4
  5
  CONSTANT_Long_info {
  u1 tag; // 5
  u4 high_bytes; // 高4位
  u4 low_bytes; // 低4位
  }
CONSTANT_Double_info 记录Double类型常量
1
2
3
4
5
CONSTANT_Double_info {
u1 tag; // 6
u4 high_bytes; // 双精度浮点的高四位值
u4 low_bytes; // 双精度浮点的低四位值
}
几个特殊值：

0x7ff0000000000000L => Double.POSITIVE_INFINITY

0xfff0000000000000L => Double.NEGATIVE_INFINITY

0x7ff0000000000001L to 0x7fffffffffffffffL => Double.NaN

0xfff0000000000001L to 0xffffffffffffffffL => Double.NaN

CONSTANT_NameAndType_info 记录方法或字段的名称(name)和描述符(descriptor)

CONSTANT_NameAndType_info {
    u1 tag; // 12
    u2 name_index; // CONSTANT_Utf8_info 
    u2 descriptor_index; // CONSTANT_Utf8_info 
}

CONSTANT_Utf8_info 记录字符串。

CONSTANT_Utf8_info {
    u1 tag; // 1
    u2 length; // 长度
    u1 bytes[length]; // 字符串数据。
}

CONSTANT_MethodHandle_info 代表方法句柄

CONSTANT_MethodHandle_info {
    u1 tag; // 15 
    u1 reference_kind; // 1-9的值
    u2 reference_index; // 不同的reference_kind值有不同的行为。
}

CONSTANT_MethodType_info

CONSTANT_MethodType_info {
    u1 tag; // 16
    u2 descriptor_index; // CONSTANT_Utf8_info
}

CONSTANT_InvokeDynamic_info

CONSTANT_InvokeDynamic_info {
    u1 tag; // 17
    u2 bootstrap_method_attr_index;
    u2 name_and_type_index;
}