Java虛擬機知識點【class文件】

  Class文件是一組以8位位元組為基礎單位的二進位流，各個數據項目嚴格按照順序緊湊排列在Class文件中，中間沒有添加任何分隔符，這使得整個Class文件中存儲的內容幾乎全部是程式運行的必要數據，沒有空隙。當遇到需要占用8位位元組以上的數據項時，會按照高位在前的方式分割成若幹個8位位元組進行存儲。

ClassFile 結構說明

1. magic：魔數。唯一作用是確定這個文件是否為一個能被虛擬機所接收的class文件。固定值：0xCAFEBABE。

2. minor_version：class文件的副版本號。

3. major_version：class文件的主版本號。

4. constant_pool_count：常量池計數器。

5. constant_pool[constant_pool_count]：常量池。包含字元串常量、類或介面名、欄位名和其他常量。常量池每一項都具備相同特征，即第一個位元組作為類型標記，用來確定該項格式。

6. access_flags：訪問標誌。用於表示某個類或介面的訪問許可權及屬性。

7. this_class：當前的類索引。

8. super_class：父類索引。

9. interfaces_count：介面計數器。當前類或介面的直接超的介面數量。

10. interfaces[interfaces_count]：介面表。

11. fields_count：欄位計數器。當前class文件的欄位成員個數。

12. fields[fields_count]：欄位表。

13. methods_count：方法計數器。方法的個數。

14. methods[methods_count]：方法表。

15. attributes_count：屬性計數器。屬性個數。

16. attributes[attributes_count]：屬性表。

一個例子

對下麵的類進行編譯生成Test2.class。

public class Test2 {
    public static int i = 1;
    public static void main() {
        System.out.println(i);
    }
}

通過十六進位查看工具打開Test2.class。

根據 ClassFile 結構說明，前面4個位元組是魔數oxcafebabe。接下來是次版本號和主版本號ox0000和ox0034，十進位為0和52，52表示JDK1.8，所以JDK版本是1.8.0。

還可以使用java自帶的反編譯工具來解析位元組碼文件。命令javap -v Test2.class。

Classfile /E:/CODE/JVM/Test2.class
  Last modified 2019-7-19; size 219 bytes
  MD5 checksum 841c66674d71005bc6a97fe6c3b0fb1d
  Compiled from "Test2.java"
public class Test2
  minor version: 0
  major version: 52
  flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
Constant pool:
   #1 = Methodref          #4.#13         // java/lang/Object."<init>":()V
   #2 = Fieldref           #3.#14         // Test2.i:I
   #3 = Class              #15            // Test2
   #4 = Class              #16            // java/lang/Object
   #5 = Utf8               i
   #6 = Utf8               I
   #7 = Utf8               <init>
   #8 = Utf8               ()V
   #9 = Utf8               Code
  #10 = Utf8               LineNumberTable
  #11 = Utf8               SourceFile
  #12 = Utf8               Test2.java
  #13 = NameAndType        #7:#8          // "<init>":()V
  #14 = NameAndType        #5:#6          // i:I
  #15 = Utf8               Test2
  #16 = Utf8               java/lang/Object
{
  public int i;
    descriptor: I
    flags: ACC_PUBLIC

  public Test2();
    descriptor: ()V
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=2, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
         4: aload_0
         5: iconst_1
         6: putfield      #2                  // Field i:I
         9: return
      LineNumberTable:
        line 1: 0
        line 2: 4
}
SourceFile: "Test2.java"

Java虛擬機限制

• 每個類或介面的常量池最多65535個。
• 類或介面中可聲明的欄位數最多65535個。
• 類或介面中可聲明的方法數最多65535個。
• 類或介面的直接父類介面最多65535個。
• 方法調用時創建的棧幀，其局部變數表中的最大局部變數數位65535個。
• 方法幀中操作數棧的最大深度為65535。
• 方法的參數最多255個。
• 欄位和方法名稱、欄位和方法描述符以及其他常量字元串值的最大長度為65535個字元。
• 數組的維度最大為255維。

參考資料：《深入理解Java虛擬機(第二版)》《Java虛擬機規範(Java SE 8版)》