Class文件規范

?根據《JAVA虛擬機規范》的規定，Class文件格式采用一種類似于C語言結構體的偽結構來存儲數據，這種偽結構中（Class文件格式中）只有兩種數據類型：“無符號數”和“表”。

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?本篇文章圖中貼出的類型這一列也都是這兩個數據類型，如果類型是u開頭的表示為無符號數的數據類型，如果是_info結尾的表示是表類型。

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無符號數就是正常的數字，以u1，u2，u4，u8來表示一個，兩個，四個，八個字節，通常用來描述數字，索引引用，數量值或者用來表達字符串值。

?u1在Class文件中為兩個數字或字母，比如00,01，0A，6F ; u2在Class文件中為四個數字或字母，比如0001,000A，6C61；

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表是用來描述復合結構的數據，它由無符號數或者其他表構成，并在結尾處用“_info”表示。

?比如:cp_info為常量池表，field_info為字段表，method_info為方法表,attribute_info為屬性表。本篇文章會講解除了屬性表之外的其他表結構，屬性表單獨寫一篇文章進行講解

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本質上Class結構也是將表和無符號數組合起來的一張表。

Class文件大結構總覽

后面講的所有結構都是按照這個Class文件表講的，所以這張圖先看下。

magic

Class文件的 「頭四個字節」 表示魔數，這個值存在于各個文件中，在之前的這篇文章里面講過這個字段：驗證apk文件的magic，magic是用來驗證是不是屬于某種結構的，即使用戶更改了文件的后綴名也沒事，通過這個字段就可以看出他是什么類型的文件。「因此每一種文件格式的魔數magic都不一樣，因為是用來表示其屬于哪種文件格式的。」

?Class文件的magic為0XCAFFBABE（咖啡寶貝）

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Class文件版本號

接下來的兩個字節表達的Class文件的 「次版本號（Minor Version）」 ，再接著兩個字節表達的是 「主版本號（Major Version）」 。

?高版本的JDK能夠兼容低版本的Class文件，但是低版本的JDK不能運行高版本的Class文件（規范中Class文件校驗必須要求的！）

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Constant_Pool常量池

1、Class文件中第一個出現的表結構的數據，主要存放兩種常量：「字面量和符號引用。」

?字面量：Java語言層面常量的概念。eg：字符串，被聲明為final的常量等

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?符號引用：編譯原理方面的概念。eg：被模塊導出或者開放的包（Package）類和接口的全限定名（也就是類所屬的包名和類的名字）字段的名稱和描述符（名稱簡單理解就是字段名，描述符為字段所屬的類型）方法的名稱和描述符（名稱簡單理解就是方法名，描述符為方法參數和返回值）方法句柄和方法類型（Method Handle，Method Type，Invoke Dynamic）動態調用點和動態常量

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2、符號引用，由于Class文件是在編譯后生成的，因此運行的時候需要 「將符號引用轉換為對應數據在內存中的地址」 ，否則使用的時候會找不到真正的內存入口地址（也就是不能被虛擬機直接使用）。

?當虛擬機做類加載的時候，會從常量池中拿出對應的符號引用，在類創建或者運行時解析，翻譯到具體的內存地址之中比如class文件的類名，當類被加載到虛擬機中時，需要將這個符號引用轉換為類真實所在的內存地址才能被正常訪問。

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3.常量池中存儲的數據數量 「從1開始計數」 ，第0項常量空出來是因為有些數據并不需要引用常量池中的數據時，就可以用第0項常量來表達。

4.常量池的數據數量會在版本號之后用兩個字節來表達，之后才是常量池中的數據

?這樣做是因為沒有Class文件中 「沒有分隔符」 來表示一組數據結束，因此Class文件中的數據必須嚴格按照固定長度，固定數量去存放,不允許改變。

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5.常量池中 「每一項常量數據都是一張表」 ，每個表結構中都有一個u1類型的標志位標識自己屬于哪種類型的表。

各個表對應的含義

這些表有著各自完全獨立的結構，之間沒有任何關聯。

反編譯代碼示例

C:\\>javap -verbose TestClass 
Compiled from "TestClass.java" 
public class org.fenixsoft.clazz.TestClass extends java.lang.Object     SourceFile: "TestClass.java"     
minor version: 0     
major version: 50     
Constant pool: 
const #1 = class        #2;     //  org/fenixsoft/clazz/TestClass 
const #2 = Asciz        org/fenixsoft/clazz/TestClass; 
const #3 = class        #4;     //  java/lang/Object 
const #4 = Asciz        java/lang/Object; 
const #5 = Asciz        m; 
const #6 = Asciz        I; 
const #7 = Asciz        ; 
const #8 = Asciz        ()V; 
const #9 = Asciz        Code; 
const #10 = Method      #3.#11; //  java/lang/Object."":()V 
const #11 = NameAndType #7:#8;//  "":()V 
const #12 = Asciz       LineNumberTable; 
const #13 = Asciz       LocalVariableTable; 
const #14 = Asciz       this; 
const #15 = Asciz       Lorg/fenixsoft/clazz/TestClass;; 
const #16 = Asciz       inc; 
const #17 = Asciz       ()I; 
const #18 = Field       #1.#19; // org/fenixsoft/clazz/TestClass.m:I 
const #19 = NameAndType #5:#6;  // m:I 
const #20 = Asciz       SourceFile; 
const #21 = Asciz       TestClass.java;