JVM-class文件详解（官方直译）含脑图

迈不过友情╰ 2023-02-11 08:47 194阅读 0赞

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# JVM #

## 类文件(Class文件)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 u4 ###

*  value:0xCAFEBABE

### minor\_version u2 ###

*  0000 暂时不用这两个字节

### major\_version u2 ###

*  0034 表示版本号为52 表示jdk1.8

### constant\_pool\_count u2 ###

*  value:0025 对应10进制397代表常量池中39个常量

### constant\_pool\[constant\_pool\_count-1\] cp\_info 常量池,有tag,info\[\] info\[\]的值根据tag的值变化而变化，后面0X…表示tag的值 ###

cp\_info \{  
u1 tag;  
u1 info\[\];  
\}

*  CONSTANT\_Utf8\_info u1+u2+u1\*length 0x01
    
     *  tag u1:1
     *  length u2 bytes中的字节数组长度（不是结果字符串的长度）
     *  bytes u1 bytes数组包含字符串的字节。
 *  CONSTANT\_Integer\_info u1+u4 0x03
    
     *  tag u1:3
     *  bytes u4 按照高位在前存储的int值，由ASCII转换成16进制获得
 *  CONSTANT\_float\_info u1+u4 0x04
    
     *  tag u1：4
     *  bytes u4 按照高位在前存储的float值，由ASCII转换成16进制获得（IEEE 754 floating-point single format）
 *  CONSTANT\_Long\_info u1+u8 0x05
    
     *  tag u1：5
     *  high\_bytes u4
     *  low\_bytes u4
 *  CONSTANT\_Double\_info u1+u8 0x06
    
     *  tag u1：6
     *  high\_bytes u4
     *  low\_bytes u4
 *  CONSTANT\_class\_info u1+u2 0x07
    
     *  tag u1：7
     *  name\_index u2 指向权限定名常量池utf8的索引
 *  CONSTANT\_String\_info u1+u2 0x08
    
     *  tag u1：8
     *  string\_index u2 指向CONSTANT\_Utf8\_info的索引
 *  CONSTANT\_Fieldref\_info u1+u2+u2 0x09
    
     *  tag u1 :9
     *  class\_index u2 可以是class类型也可以是接口类型，指向常量池中的有效索引，类型是CONSTANT\_Class\_info结构
     *  name\_and\_type\_index u2 指向字段描述符 CONSTANT\_NameAndType\_info的索引项(请参考字段描述符)
 *  CONSTANT\_Methodref\_info u1+u2+u2 0x0a
    
     *  tag u1：10
     *  class\_index u2 必须是class类型，不是接口类型，
     *  name\_and\_type\_index u2 指向方法描述符CONSTANT\_NameAndType\_info的索引项（请参考方法描述符）如果方法名以’<’(’\\u003c’)开头,名字必须是特殊的名字(实例初始化会用到)，返回类型必须是void
 *  CONSTANT\_Interface\_Methodref\_info u5 0x0b
    
     *  tag u1:11
     *  class\_index u2 必须是接口类型
     *  name\_and\_type\_index u2 指向名称及类型描述 符CONSTANT\_NameAndType\_info的索引项
 *  CONSTANT\_NameAndType\_info u5 0x0c
    
     *  tag u1:12
     *  name\_index u2 指向该字段或方法名称的CONSTANT\_Utf8\_info索引
        
        Class文件中变量，方法的名字以非限定名的形式保存的，简单讲就是单纯的变量名或方法名，是不能包含./\[;等ASCII字符的。但有个例外
     *  descriptor\_index u2 指向CONSTANT\_Utf8\_info结构，代表一个验证的字段描述符或方法描述符
 *  CONSTANT\_MethodHandle\_info u5 0x0f
    
     *  tag u1 ：15
     *  reference\_kind u2 决定方法类型，值必须是0- 9，该值表示方法句柄的字节码行为
     *  reference\_index u2 值必须是常量池的有效索引
        
         *  1.reference\_kind=1||2||3||4，指向CONSTANT\_Fieldref\_info索引
         *  2.reference\_kind=5||8，指向CONSTANT\_Methodref\_info索引
         *  3.reference\_kind=6||7
            
             *  类文件版本<52: 指向CONSTANT\_Methodref\_info索引
             *  类文件版本>=52: 指向CONSTANT\_Methodref\_info或者CONSTANT\_InterfaceMethodref\_info索引
         *  4.reference\_kind=9，指向CONSTANT\_InterfaceMethodref\_info索引
         *  5.reference\_kind=8，指向CONSTANT\_Methodref\_info结构必须是方法
 *  CONSTANT\_MethodType\_info u3 0x10
    
     *  tag u1 ：16
     *  descriptor\_index u2 值必须是常量池的有效索 引，常量池在该索引的项必须是CONSTANT\_ Utf8\_info结构，表示该方法的描述符
 *  CONSTANT\_InvokeDynamic\_info u5 0x12
    
     *  tag u1 ：18
     *  bootstrap\_method\_attr\_index u2 当前Class文 件中引导方法表的bootstrap\_methods\[\]数组的 有效索引
     *  name\_and type\_index u2 指向名称及类型描述 符CONSTANT\_NameAndType\_info的索引项

### access\_flags u2 ###

*  ACC\_PUBLIC 0001可以被包的类访问
 *  ACC\_FINAL 0010 不允许有子类
 *  ACC\_SUPER 0020 当用到invokespecial指令 时，需要特殊处理的父类方法
 *  ACC\_INTEFACE 0200 标识定义的是接口而不 是类
 *  ACC\_ABSTRACT 0400 不能被实例化，抽象
 *  ACC\_ANNOTATION 2000 标识注解类型
 *  ACC\_ENUM 4000 标识枚举类型
 *  ACC\_SYNTHETIC 1000 标识这个类是否是用户 代码生成。0表示由用户代码生成

### this\_class u2 ：指向一个常量池，一般都指向CONSTANT\_class\_info类型 ###

### super\_class u2：指向一个常量池，一般都指向CONSTANT\_class\_info类型 ###

### interfaces\_count u2：记录接口的数量，如果为0则不出现interfaces类型 ###

### interfaces\[interfaces\_count\] u2：记录具体的接口指向，指向一个常量池对象，一般都指向CONSTANT\_class\_info类型 ###

### fields\_count u2：记录字段的数量，如果为0则不出现fields类型 ###

### fields\[fields\_count\] field\_info：字段表集合 ###

*  access\_flags u2：字段访问标志
    
     *  ACC\_PUBLIC 0x0001
     *  ACC\_PRIVATE 0x0002
     *  ACC\_PROTECTED 0x0004
     *  ACC\_STATIC 0x0008
     *  ACC\_FINAL 0x0010
     *  ACC\_VOLATILE 0x0040
     *  ACC\_TRANSIENT 0x0080
     *  ACC\_SYNTHETIC 0x1000 标志指示此字段是由编译器生成的，不会出现在源代码中。
     *  ACC\_ENUM 0x4000 枚举类型
 *  name\_index u2： 字段名称索引，指向CONSTANT\_Utf8\_info索引
 *  descriptor\_index u2：描述符索引，指向CONSTANT\_Utf8\_info索引
    
     *  字段描述符如何表示
        
         *  B byte 字节型
         *  C char 字符型
         *  I int 整型
         *  F float 浮点型
         *  S short 短整型
         *  J long 长整型
         *  D double 双精度浮点型
         *  Z boolean 布尔型
         *  L+对象全限定名 对象类型，如：String Ljava/lang/String
         *  \[+基本类型符合 数组类型，如int\[\] \[I
         *  V void 无类型
 *  attributes\_count u2:属性个数
 *  attributes\[attributes\_count\]attribute\_info->ConstantValue\_attribute 字段表集合
    
     *  attribute\_name\_index u2：属性名称索引，指向CONSTANT\_Utf8\_info 结构中的“ConstantValue”
     *  attribute\_length u2：值必须是2
     *  constant\_value\_index：常量池条目索引必须适合该field

### methods\_count u2：记录方法的数量,如果是类是一定存在的，如果是接口methods\_count可能存在为0,enum 最少4（有默认方法） ###

### methods\[methods\_count\] method\_info 方法集合 ###

*  access\_flags u2：字段访问标志
    
     *  ACC\_PUBLIC 0x0001
     *  ACC\_PRIVATE 0x0002
     *  ACC\_PROTECTED 0x0004
     *  ACC\_STATIC 0x0008
     *  ACC\_FINAL 0x0010
     *  ACC\_SYNCHRONIZED 0x0020
     *  ACC\_BRIDGE 0x0040
     *  ACC\_VARARGS 0x0080
     *  ACC\_NATIVE 0x0100
     *  ACC\_ABSTRACT 0x0400
     *  ACC\_STRICT 0x0800
     *  ACC\_SYNTHETIC 0x1000 标志指示此字段是由编译器生成的，不会出现在源代码中。
 *  name\_index u2:方法名称索引,指向CONSTANT\_Utf8\_info索引的 or or 有效的非限定名称
 *  descriptor\_index u2 方法描述索引（返回参数索引）,指向CONSTANT\_Utf8\_info索引
 *  attributes\_count u2 方法中属性个数
 *  attributes attribute\_info \[\]
    
     *  Code 执行方法 code\_attribute\_info
        
         *  attribute\_name\_index u2 属性名索引，指向CONSTANT\_Utf8\_info中的“Code”
         *  attribute\_length u4 属性字节长度，不包括前6字节
         *  max\_stack u2 操作数栈的最大深度
         *  max\_locals u2 局部变量的最大数目，包含传入参数的局部变量
            
             *  long或double类型的值的最大局部变量索引是max\_locals-2，max\_locals-1是任何其他类型的值的最大局部变量索引
         *  code\_length u4 指令长度，表示代码数组中的字节数，必须大于0 小于65536
         *  code\[code\_length\] u1\*code\_length 指令集合
         *  exception\_table\_length 异常计数 u1
         *  exception\_table\[exception\_table\_length\] 异常集合 u8\*exception\_table\_length
            
             *  start\_pc u2 开始指令地址
             *  end\_pc u2 结束指令地址
             *  handler\_pc u2 异常处理指令地址
             *  catch\_type u2 异常类型，指向CONSTANT\_Class\_info中catch时抛出的异常类
         *  attributes\_count u2 Code结构内属性数
         *  attributes attronites\_info Code结构体内属性集合
            
             *  LinaNumberTable 源码与指令关系 LinaNumberTable\_info
                
                 *  attribute\_name\_index u2 属性名称，指向CONSTANT\_Utf8\_info中的“ LineNumberTable”
                 *  attribute\_length u4 属性长度,需要去掉初始的6字节
                 *  line\_number\_table\_length u2 源码指令关系表计数，表示LinaNumberTable的个数
                 *  line\_number\_table\[line\_number\_table\_ length\] u4\*line\_number\_table\_length 源码指令关系表数组
                    
                     *  stact\_pc u2 开始字节码指令地址
                     *  line\_number u2 源码行号
             *  LocalVariableTable 局部变量描述
                
                 *  attribute\_name\_index u2 属性名称，指向CONSTANT\_Utf8\_info中的“ LocalVariableTable”
                 *  attribute\_length u4 属性长度,需要去掉初始的6字节
                 *  local\_variable\_table\_length u2 局部变量描述计数，表示LocalVariableTable的个数
                 *  local\_variable\_table\[local\_variable\_table\_ length\] u10\*local\_variable\_table\_length 局部变量描述表集合 local\_variable\_ info
                    
                     *  start\_pc u2 开始字节码指令地址
                     *  length u2 字节码偏移量
                     *  name\_index u2 局部变量名称索引,指向CONSTANT\_Utf8\_info中的非限定名
                     *  descriptor\_index u2 局部变量字段描述符
                     *  index u2 方法执行时，局部变量在栈帧中局部变量表的位置，如果是double,long 它占用index,index+1
             *  LocalVariableTypeTable 局部变量类型表，方法中使用了泛型变量，则会生成局部变量类型表,对泛型类型的局部变量，需要在LocalVariableTable Attribute和LocalVariableTypeTable Attribute中同时存在一项；而对非泛型类型的局部变量来说，只要在LocalVariableTable Attribute存在表项就可以
                
                如果方法中使用了泛型变量，则会生成 局部变量类型表；局部变量类型表的信息会覆盖掉 局部变量表的信息；JDK5之后才出现的 局部变量类型表，因为JDK5之前不支持泛型，为了兼容以前的老版本，不得不做了这个糟糕的设计；局部变量类型表在Hotspot中基本没有任何作用，仅用于作为Hotspot中的 局部变量表的 signature\_cp\_index字段赋值。
                
                 *  attribute\_name\_index u2 属性名称，指向CONSTANT\_Utf8\_info中的“ LocalVariableTypeTable”
                 *  attribute\_length u4 属性长度,需要去掉初始的6字节
                 *  local\_variable\_type\_table\_length u2 表示LocalVariableTypeTable的个数
                 *  local\_variable\_type\_table\[local\_variable\_type\_table\_length\]
                    
                     *  start\_pc u2 开始字节码指令地址
                     *  length u2 字节码偏移量
                     *  name\_index u2 局部变量名称索引,指向CONSTANT\_Utf8\_info中的非限定名
                     *  signature\_index u2 记录该项代表的局部变量的字段签名，指向CONSTANT\_Utf8\_info中
                     *  index u2 方法执行时，局部变量在栈帧中局部变量表的位置，如果是double,long 它占用index,index+1
             *  StackMapTable stack\_map\_frame 栈图，为了提高JVM在类型检查的验证过程的效率，只用于Class文件加载时的校验
                
                 *  attribute\_name\_index u2 属性名称，指向CONSTANT\_Utf8\_info中的“ StackMapTable”
                 *  attribute\_length u4 属性长度,需要去掉初始的6字节
                 *  number\_of\_entries u2 表示entries表的成员数量
                 *  entries\[number\_of\_entries\] stack\_map\_frame
                    
                     *  frame\_type
                        
                         *  same\_frame
                            
                             *  frame\_type = SAME ;/ 0-63 /
                                
                                 *  该frame与前一个frame的局部变量区、操作数栈上对应位置的类型都完全一样，这个值也是隐含的 offset\_delta,offset\_delta=frame\_type的值
                         *  same\_locals\_1\_stack\_item\_frame
                            
                             *  frame\_type = SAME\_LOCALS\_1\_STACK\_ITEM; / 64-127 /
                                
                                 *  当前帧与上一帧有相同的局部变量，操作数栈中的变量数目为 1，隐式 offset\_delta 为 frame\_type - 64
                             *  verification\_type\_info stack\[1\];
                         *  same\_locals\_1\_stack\_item\_frame\_extended
                            
                             *  frame\_type u1= SAME\_LOCALS\_1\_STACK\_ITEM\_EXTENDED;/\* 64-127 \*/
                                
                                 *  与same\_locals\_1\_stack\_item\_frame的区别就是offset\_delta是明确给定的
                             *  offset\_delta u2
                             *  verification\_type\_info stack\[1\]
                         *  chop\_frame
                            
                             *  frame\_type = CHOP/ 248- 250 /
                                
                                 *  当前帧与上一帧具有相同的局部变量，知识不存在最后k个局部变量，并且操作数栈为空。k的值由公式251-frame\_type给出，明确给出帧的offset\_delta值
                             *  offset\_delta u2
                         *  same\_frame\_extended
                            
                             *  frame\_type = SAME\_FRAME\_EXTENDED / 251/
                                
                                 *  局部变量信息和上一个帧相同，且操作数栈为空，与same\_frame不同的是offset\_delta明确给定的
                             *  offset\_delta u2
                         *  append\_frame
                            
                             *  frame\_type = APPEND ; / 252-254 /
                                
                                 *  当前帧比上一帧多了k个局部变量，且操作数栈为空，其中 k = frame\_type -251
                             *  offset\_delta u2
                             *  verification\_type\_info locals\[frame\_type - 251\]
                         *  full\_frame
                            
                             *  frame\_type = FULL\_FRAME;/ 255 /
                                
                                 *  局部变量表和操作数栈做完整记录
                             *  offset\_delta
                             *  number\_of\_locals
                             *  verification\_type\_info locals\[number\_of\_locals\]
                             *  u2 number\_of\_stack\_items
                             *  verification\_type\_info stack\[number\_of\_stack\_items\];
     *  Exceptions 抛出异常的方法 Exception\_ attribute\_info
        
         *  attribute\_name\_index u2 属性名称，指向名称为Exceptions 的常量池
         *  attribute\_length u4 属性长度
         *  Number\_of\_exceptions u2 异常数量计数 ，表示有多少个异常名称索引
         *  exceptions\_index\_table\[Number\_of\_ exceptions\] u2\*Number\_of\_ exceptions 异常常量池索引
            
             *  每两个字节指向一个CONSTANT\_Class\_info类型 的常量池，全限定名称
     *  RuntimeVisibleParameterAnnotations 该方法在运行时可见的修饰该方法参数的Annotation，Java程序可以通过反射机制获取这些Annotation中的值
        
         *  attribute\_name\_index u2 属性名称，指向名称为RuntimeVisibleParameterAnnotations 的常量池
         *  attribute\_length u4 属性长度
         *  num\_parameters u1 记录该方法中的参数个数
         *  parameter\_annotations\[num\_parameters\] annotation
            
             *  type\_index u2 指向CONSTANT\_Utf8\_info描述符
             *  num\_element\_value\_pairs
             *  element\_value\_pairs\[num\_element\_value\_pairs\] element\_value\_pairs
                
                 *  element\_name\_index，对应注解里字段的字段名称，指向CONSTANT\_Utf8\_info
                 *  value ：加了注解的字段名为 record
     *  RuntimeInvisibleParameterAnnotations 记录该方法在运行时不可见的修饰该方法参数的Annotation 结构与（RuntimeVisibleParameterAnnotations）相同
     *  AnnotationDefault
        
         *  attribute\_name\_index u2 属性名称，指向名称为AnnotationDefault 的常量池
         *  attribute\_length u4 属性长度
         *  default\_value 代码注解类型元素的默认值
     *  MethodParameters
        
         *  attribute\_name\_index u2 指向名称为“MethodParameters”的常量池
         *  attribute\_length u4 属性长度
         *  parameters\_count u1 参数的数量
         *  parameters\[parameters\_count\] parameter
            
             *  name\_index u2 值必须为0 或者指向常量池中的索引，如果为0 则parameters指向不带名称的形参，如果非0 则必须指向CONSTANT\_Utf8\_info 中的非限定名

### attributes\_count u2 属性表中的属性数量，记录原文件属性信息，一般一个类具有一个 ###

### attributes\[attributes\_count\] attribute\_info 官方定义为数组，实际上专属类描述的只有 ###

*  SourceFile 记录源文件名称
    
     *  attribute\_name\_index u2 属性名称索引，指向值为“ SourceFile”的常量池
     *  attribute\_length u4 属性长度 值必须为2
     *  sourcefile\_index 源文件名称索引，指向值CONSTANT\_Utf8\_info 中类地址的常量池
 *  InnerClasses 内部类列表
    
     *  attribute\_name\_index u2 属性名称索引，指向值为“ InnerClasses”的常量池
     *  attribute\_length 表示属性的长度，不包括前六个字节。
     *  number\_of\_classes 表明classes数组冲的个数
     *  classes\[number\_of\_classes\] 表示一个非包成员的类，都明确对应CONSTANT\_Class\_info中的一个类
 *  EnclosingMethod 仅当一个类为局部类或者匿名类是才能拥有这个属性
    
     *  attribute\_name\_index u2 属性名称索引，指向值为“ EnclosingMethod”的常量池
     *  attribute\_length u4 值必须为4
     *  class\_index u2 指向CONSTANT\_Class\_info中的
     *  method\_index u2 如果没有实现方法或构造函数的嵌套，则为0 ，否则指向CONSTANT\_NameAndType\_info的索引，
 *  SourceDebugExtension
    
     *  attribute\_name\_index u2 属性名称索引，指向值为“ SourceDebugExtension”的常量池
     *  attribute\_length u4 表示属性的长度，不包括前六个字节。
     *  debug\_extension\[attribute\_length\] u1\*attribute\_length
 *  BootstrapMethods 这个属性用于保存 invokedynamic 指令引用的引导方法限定符
    
     *  attribute\_name\_index u2 属性名称索引，指向值为“ BootstrapMethods”的常量池
     *  attribute\_length u4 表示属性的长度，不包括前六个字节。
     *  num\_bootstrap\_methods u2 数组中的引导方法限定符的数量
     *  bootstrap\_methods\[num\_bootstrap\_methods\]
        
         *  bootstrap\_method\_ref u2
         *  num\_bootstrap\_arguments u2
         *  bootstrap\_arguments\[num\_bootstrap\_arguments\] u2\*num\_bootstrap\_arguments
            
            常量池在该索引处必须是下列结构之一：CONSTANT\_String\_info、CONSTANT\_Class\_info、CONSTANT\_Integer\_info、CONSTANT\_Long\_info、CONSTANT\_Float\_info、CONSTANT\_Double\_info、CONSTANT\_MethodHandle\_info 或 CONSTANT\_MethodType\_info

## 字段描述符 ##

## 方法：Object m(int i, double d, Thread t) \{…\} ##

方法描述符(IDLjava/lang/Thread;)Ljava/lang/Object;

## Constant value attribute types ##

## Field access ##

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