Class字节码整体结构 常量池 字段表方法表详解

class字节码

示例

public class MyTest1 {
     

    private int a = 1;

    public int getA() {
     
        return a;
    }

    public void setA(int a) {
     
        this.a = a;
    }
}

执行

javac MyTest1.java
javap -verbose MyTest1.class

得到对应字节码

  Last modified 2020-9-13; size 375 bytes
  MD5 checksum 8ba81fc79a80d987e02b14067a155703
  Compiled from "MyTest1.java"
public class com.example.demo.com.jvm.bytecode.MyTest1
  minor version: 0
  major version: 52
  flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
Constant pool:
   #1 = Methodref          #4.#17         // java/lang/Object."":()V
   #2 = Fieldref           #3.#18         //com/example/demo/com/jvm/bytecode/MyTest1.a:I
   #3 = Class              #19            // com/example/demo/com/jvm/bytecode/MyTest1
   #4 = Class              #20            // java/lang/Object
   #5 = Utf8               a
   #6 = Utf8               I
   #7 = Utf8               <init>
   #8 = Utf8               ()V
   #9 = Utf8               Code
  #10 = Utf8               LineNumberTable
  #11 = Utf8               getA
  #12 = Utf8               ()I
  #13 = Utf8               setA
  #14 = Utf8               (I)V
  #15 = Utf8               SourceFile
  #16 = Utf8               MyTest1.java
  #17 = NameAndType        #7:#8          // "":()V
  #18 = NameAndType        #5:#6          // a:I
  #19 = Utf8               com/example/demo/com/jvm/bytecode/MyTest1
  #20 = Utf8               java/lang/Object
{
     
  public com.example.demo.com.jvm.bytecode.MyTest1();
    descriptor: ()V
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=2, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."
":()V
         4: aload_0
         5: iconst_1
         6: putfield      #2                  // Field a:I
         9: return
      LineNumberTable:
        line 3: 0
        line 5: 4

  public int getA();
    descriptor: ()I
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=1, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: getfield      #2                  // Field a:I
         4: ireturn
      LineNumberTable:
        line 8: 0

  public void setA(int);
    descriptor: (I)V
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=2, locals=2, args_size=2
         0: aload_0
         1: iload_1
         2: putfield      #2                  // Field a:I
         5: return
      LineNumberTable:
        line 12: 0
        line 13: 5
}
SourceFile: "MyTest1.java"

字节码整体结构

这里面表就类似常量池 是一种数据结构的复合形式

顺序从上到下

1. 使用javap -verbose命令分析一个字节码文件时，将会分析该字节码文件的魔数，版本号，常量池，类信息，类的构造方法，类中的方法信息，类变量与成员变量信息。

2. 魔数：所有的.class字节码文件的前四个字节都是魔数，魔数值为固定值：0xCAFFBABE【咖啡宝贝】（在解析时会查找固定魔数当不符合规范就不进行解析了）

3. 3.魔数之后的4个字节为版本信息，前两个字节表示minnor version(次版本号)，后两个字节表示major version(主版本号)。这几的版本号为00 00 00 34，换算成十进制，表示次版本号为0，主版本号为52.所以改文件的版本号为：1.8.0 可以通过java -version命令来验证这一点。

4. 常量池（constant pool）：紧接着主版本号之后的就是常量池入口。一个java类中定义的很多信息都是由常量池来维护和描述的，可以将常量池看作是Class文件的资源仓库，比如说java类中定义的方法与变量信息，都是存储在常量池当中。常量池中主要存储两类常量：字面量和符号引用。字面量如文本字符串，java声明的final的常量值等，而符号引用如类和接口的全局限定名。字段的名称和描述符符，方法的名称和描述符等。

5. 常量池的总体结构：Java类所对应的常量池主要由常量池数量和常量池数组（常量表）这两部分共同构成。常量池数量紧跟在主版本号后面，占据2个字节；常量池数组则紧跟在常量池数量之后，常量池数组与一般的数组不同的是，常量池数组中不同的元素的类型，结构都是不同的，长度当然也就不同；但是每一种元素的第一个数据都是一个u1类型，该字节是个标志位，占据1个字节。JVM在解析常量池时，会根据这个u1类型来获取元素的具体类型。值得注意的是，常量池数组中元素的个数 = 常量池Count - 1（其中0暂时不使用），目的是满足某些常量池索引值的数据在特定请款项需要表达【不引用任何一个常量池】的含义；根本原因在于，索引为0也是一个常量（保留常量），只不过它位于常量表中，这个常量就对应null值；所以，常量池的索引从1而非0开始。

6. 在JVM规范中，每个变量/字段都有描述信息，描述信息主要的作用是描述字段的数据类型。方法的参数列表（包括数量，类型和顺序）与返回值。根据描述符规则，基本数据类型和代表无返回值的void类型都用一个大写的字符来表示，对象类型则使用字符L加对象的全限定名称来表示。为了压缩字节码文件的体积，对于基本数据类型，JVM都只使用一个大写的字母来表示，如下所示：B - byte,C - char, D - double, F- float,I - int, J - lang, S - short,Z - boolean, V - void, L- 对象类型。如Ljava/lang/String; (分号不要忘记)

7. 对于数组类型来说，每一个维度使用一个前置的[来表示，如int[]被记录为[I，String[][]被记录为[[Ljava/lang/String;

8. 用描述符描述方法时，按照先参数列表，后返回值的顺序来描述。参数列表按照参数的严格顺序放在一组（）之内，如方法： String getRealnamebyIdAndNickname(int id,String name)的描述符为： （I，Ljava/lang/String;）Ljava/lang/String;

魔数（Magic Number）

0xCAFFBABE【咖啡宝贝】（在解析时会查找固定魔数当不符合规范就不进行解析了）

版本（Version）

常量池（Constant Pool）

分为两部分版本后两个字节是对应的常量count 第二部分是常量表（资源仓库）为count-1个常量
编译之后的字节码文件

例如

字节码常量池对应的第一个参数 0A（固定都是第一个字节）对应的是10如图

此时后续4（2+2）个字节都是描述 对应的index
4 = 416^0 指向如图下 #4 = Class
20 = 116^1 +4*16 #20 = NameAndType
而 #4 指向 #23 java/lang/Object
#20 指向 #7#8 分别为 对应构造方法， ()V 对应构造方法无参无返回
组合就是java/lang/Object.""：()V 对应的就是
第二个常量池信息如下图

对应的 com/cx/jvm/bytecode/Mytest1.a:I 对应的意思是： myTest1类 参数 int类型a属性

对应表格表示的是 为长度为1个字节的字符串 61 对应的 2进制为 97 97是a的ASCII码值 其他如下（我们可以在线转ASCII值）
如01 00 06 3c 69 6e 69 74 3e

总结

所以 jvm通过压缩将其class文件 字节码所有字节通过jvm规范通过ASCII都能转化成对应的java文件 可以看出方法构造方法和属性 父类信息都是存储在常量池的

Mytest1常量池对应的内容

jvm在加载的时候已经知道到需要解析的常量池对应的常量数据（都是通过他们常量的标识符来确定的） 如上 当解析到23个时就解析完成。

访问标志（Access Flags）

对应类的访问修饰符对应如下几种

ACC_PRIVATE 0X0002 表示private修饰符
当存在多种类修饰符 相当于对应类型值累加
如
对应的就是 20+1 = 21

当前Class名（This Class Name ）

此时会去常量池（资源仓库）去找#3对应的数据 当前例子#3指向#19对应的就是com/example/demo/com/jvm/bytecode/MyTest1完全的限定名

 #19 = Utf8               com/example/demo/com/jvm/bytecode/MyTest1

父类名（super Class）

#4 = Class #20 // java/lang/Object 都是去常量池中找对应的数据

接口（Interface）

接口分为两部分 接口数量（super class后两个字节）以及接口表
当接口count为0 接口表就不会出现

变量（Feilds）

变量分为两部分变量数量（interface后两个字节 只统计类中静态变量和成员变量）以及变量表

field count

fields

变量表也有自己的结构的

access_flags 需要再修饰符中找对应的数据


此时0006 后面的两个字节是0000无特殊的attributes（如上图字段结构所示） count 就忽略不展示
就可以得出成员变量为 private int a；

方法（Methods）

方法也分为两种 count （两个字节）和方法表
此离有三个方法 一个无参构造方法和对应get set方法

方法表（方法数组）

结构

如第一个 方法

对应的16进制字符

attribute_info结构 如下

Code结构