小介：去年在讀《深入解析JVM》的時(shí)候?qū)懙模浀卯?dāng)時(shí)還想著用自己的代碼解析字節(jié)碼的，最后只完成了一部分。現(xiàn)在都不知道還有沒有保留著，貌似Apache有現(xiàn)成的BCEL工程可以做這件事。當(dāng)時(shí)也只是為了學(xué)習(xí)。這份資料主要參考《深入解析JVM》和《Java虛擬機(jī)規(guī)范》貌似是1.2版本的，整理出來的。里面包含了一些自己的理解和用實(shí)際代碼的測試。有興趣的童鞋可以研究研究。嘿嘿。要有錯(cuò)誤也希望能為小弟指點(diǎn)出來，感激不盡。:)
1.總體格式
| Class File format |
| type | descriptor | remark |
| u4 | magic | 0xCAFEBABE |
| u2 | minor_version | |
| u2 | major_version | |
| u2 | constant_pool_count | |
| cp_info | constant_pool[cosntant_pool_count – 1] | index 0 is invalid |
| 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] | |
2. 格式詳解
2.1 magic
magic被稱為“魔數(shù)”，用來標(biāo)識.class文件的開頭。所有合法的.class字節(jié)碼都應(yīng)該是該數(shù)開頭，占4個(gè)字節(jié)。
2.2 major_version.minor_version
major_version.minor_version合在一起形成當(dāng)前.class文件的版本號，該版本號一般由編譯器產(chǎn)生，并且由sun定義。如59.0。它們一起占4個(gè)字節(jié)。
2.3 constant_pool
在Java字節(jié)碼中，有一個(gè)常量池，用來存放不同類型的常量。由于Java設(shè)計(jì)的目的之一就是字節(jié)碼需要經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)模蚨止?jié)碼需要比較緊湊，以減少網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)牧髁亢蜁r(shí)間。常量池的存在則可以讓一些相同類型的值通過索引的方式從常量池中找到，而不是在不同地方有不同拷貝，縮減了字節(jié)碼的大小。
每個(gè)常量池中的項(xiàng)是通過cp_info的類型來表示的，它的格式如下：
| cp_info format |
| type | descriptor | remark |
| u1 | tag | |
| u1 | info[] | |
這里tag用來表示當(dāng)前常量池不同類型的項(xiàng)。info中存放常量池項(xiàng)中存放的數(shù)據(jù)。
tag中表示的數(shù)據(jù)類型：
CONSTANT_Class_info （7）、
CONSTANT_Integer_info （3）、
CONSTANT_Long_info （5）、
CONSTANT_Float_info （4）、
CONSTANT_Double_info （6）、
CONSTANT_String_info （8）、
CONSTANT_Fieldref_info （9）、
CONSTANT_Methodref_info （10）、
CONSTANT_InterfaceMethodref_info （11）、
CONSTANT_NameAndType_info （12）、
CONSTANT_Utf8_info （1）、
注：在Java字節(jié)碼中，所有boolean、byte、char、short類型都是用int類型存放，因而在常量池中沒有和它們對應(yīng)的項(xiàng)。
2.3.1 CONSTANT_Class_info
用于記錄類或接口名（used to represent a class or an interface）
| CONSTANT_Class_info format |
| type | descriptor | remark |
| u1 | tag | CONSTANT_Class (7) |
| u2 | name_index | constant_pool中的索引，CONSTANT_Utf8_info類型。表示類或接口名。 |
注：在Java字節(jié)碼中，類和接口名不同于源碼中的名字，詳見附件A.
2.3.2 CONSTANT_Integer_info
用于記錄int類型的常量值（represent 4-byte numeric (int) constants:）
| CONSTANT_Integer_info |
| type | descriptor | remark |
| u1 | tag | CONSTANT_Integer (3) |
| u4 | bytes | 整型常量值 |
2.3.3 CONSTANT_Long_info
用于記錄long類型的常量值（represent 8-byte numeric (long) constants:）
| CONSTANT_Long_info |
| type | descriptor | remark |
| u1 | tag | CONSTANT_Long (5) |
| u4 | high_bytes | 長整型的高四位值 |
| u4 | low_bytes | 長整型的低四位值 |
2.3.4 CONSTANT_Float_info
用于記錄float類型的常量值（represent 4-byte numeric (float) constants:）
| CONSTANT_Float_info |
| type | descriptor | remark |
| u1 | tag | CONSTANT_Float(4) |
| u4 | bytes | 單精度浮點(diǎn)型常量值 |
幾個(gè)特殊值：0x7f800000 => Float.POSITIVE_INFINITY、0xff800000 => Float.NEGATIVE_INFINITY、
0x7f800001 to 0x7fffffff => Float.NaN、0xff800001 to 0xffffffff => Float.NaN
2.3.5 CONSTANT_Double_info
用于記錄double類型的常量值（represent 8-byte numeric (double) constants:）
| CONSTANT_Double_info |
| type | descriptor | remark |
| u1 | tag | CONSTANT_Double(6) |
| u4 | high_bytes | 雙精度浮點(diǎn)的高四位值 |
| u4 | low_bytes | 雙精度浮點(diǎn)的低四位值 |
幾個(gè)特殊值：0x7ff0000000000000L => Double.POSITIVE_INFINITY、
0xfff0000000000000L => Double.NEGATIVE_INFINITY
0x7ff0000000000001L to 0x7fffffffffffffffL => Double.NaN 、
0xfff0000000000001L to 0xffffffffffffffffL => Double.NaN
2.3.6 CONSTANT_String_info
用于記錄常量字符串的值（represent constant objects of the type String:）
| CONSTANT_String_info |
| type | descriptor | remark |
| u1 | tag | CONSTANT_String(8) |
| u2 | string_index | constant_pool中的索引，CONSTANT_Utf8_info類型。表示String類型值。 |
2.3.7 CONSTANT_Fieldref_info
用于記錄字段信息（包括類或接口中定義的字段以及代碼中使用到的字段）。
| CONSTANT_Fieldref_info |
| type | descriptor | remark |
| u1 | tag | CONSTANT_Fieldref(9) |
| u2 | class_index | constant_pool中的索引，CONSTANT_Class_info類型。記錄定義該字段的類或接口。 |
| u2 | name_and_type_index | constant_pool中的索引，CONSTANT_NameAndType_info類型。指定類或接口中的字段名（name）和字段描述符（descriptor）。 |
2.3.8 CONSTANT_Methodref_info
用于記錄方法信息（包括類中定義的方法以及代碼中使用到的方法）。
| CONSTANT_Methodref_info |
| type | descriptor | remark |
| u1 | tag | CONSTANT_Methodref(10) |
| u2 | class_index | constant_pool中的索引，CONSTANT_Class_info類型。記錄定義該方法的類。 |
| u2 | name_and_type_index | constant_pool中的索引，CONSTANT_NameAndType_info類型。指定類中扽方法名（name）和方法描述符（descriptor）。 |
2.3.9 CONSTANT_InterfaceMethodref_info
用于記錄接口中的方法信息（包括接口中定義的方法以及代碼中使用到的方法）。
| CONSTANT_InterfaceMethodref_info |
| type | descriptor | remark |
| u1 | tag | CONSTANT_InterfaceMethodref(11) |
| u2 | class_index | constant_pool中的索引，CONSTANT_Class_info類型。記錄定義該方法的接口。 |
| u2 | name_and_type_index | constant_pool中的索引，CONSTANT_NameAndType_info類型。指定接口中的方法名（name）和方法描述符（descriptor）。 |
2.3.10 CONSTANT_NameAndType_info
記錄方法或字段的名稱(name)和描述符(descriptor)（represent a field or method, without indicating which class or interface type it belongs to:）。
| CONSTANT_NameAndType_info |
| type | descriptor | remark |
| u1 | tag | CONSTANT_NameAndType (12) |
| u2 | name_index | constant_pool中的索引，CONSTANT_Utf8_info類型。指定字段或方法的名稱。 |
| u2 | descriptor_index | constant_pool中的索引，CONSTANT_utf8_info類型。指定字段或方法的描述符（見附錄C） |
2.3.11 CONSTANT_Utf8_info
記錄字符串的值（represent constant string values. String content is encoded in modified UTF-8.）
modifie
d UTF-8 refer to :
http://download.ora
cle.com/javase/1.4.2/docs/api/java/io/DataInputStream.html
| CONSTANT_Utf8_info |
| type | descriptor | remark |
| u1 | tag | CONSTANT_Utf8 (1) |
| u2 | length | bytes所代表 的字符串的長度 |
| u1 | bytes[length] | 字符串的byte數(shù)據(jù)，可以通過DataInputStream中的readUtf()方法（實(shí)例方法或靜態(tài)方法讀取該二進(jìn)制的字符串的值。） |
2.4 access_flags
指定類或接口的訪問權(quán)限。
| 類或接口的訪問權(quán)限 |
| Flag Name | Value | Remarks |
| ACC_PUBLIC | 0x0001 | pubilc，包外可訪問。 |
| ACC_FINAL | 0x0010 | final，不能有子類。 |
| ACC_SUPER | 0x0020 | 用于兼容早期編譯器，新編譯器都設(shè)置該標(biāo)記，以在使用 invokespecial指令時(shí)對子類方法做特定處理。 |
| ACC_INTERFACE | 0x0200 | 接口，同時(shí)需要設(shè)置：ACC_ABSTRACT。不可同時(shí)設(shè)置：ACC_FINAL、ACC_SUPER、ACC_ENUM |
| ACC_ABSTRACT | 0x0400 | 抽象類，無法實(shí)例化。不可和ACC_FINAL同時(shí)設(shè)置。 |
| ACC_SYNTHETIC | 0x1000 | synthetic，由編譯器產(chǎn)生，不存在于源代碼中。 |
| ACC_ANNOTATION | 0x2000 | 注解類型（annotation），需同時(shí)設(shè)置：ACC_INTERFACE、ACC_ABSTRACT |
| ACC_ENUM | 0x4000 | 枚舉類型 |
2.5 this_class
this_class是指向constant pool的索引值，該值必須是CONSTANT_Class_info類型，指定當(dāng)前字節(jié)碼定義的類或接口。
2.6 super_class
super_class是指向constant pool的索引值，該值必須是CONSTANT_Class_info類型，指定當(dāng)前字節(jié)碼定義的類或接口的直接父類。只有Object類才沒有直接父類，此時(shí)該索引值為0。并且父類不能是final類型。接口的父類都是Object類。
2.7 interfaces
interfaces數(shù)組記錄所有當(dāng)前類或接口直接實(shí)現(xiàn)的接口。interfaces數(shù)組中的每項(xiàng)值都是一個(gè)指向constant pool的索引值，這些值必須是CONSTANT_Class_info類型。數(shù)組中接口的順序和源代碼中接口定義的順序相同。
2.8 fields
fields數(shù)組記錄了類或接口中的所有字段，包括實(shí)例字段和靜態(tài)字段，但不包含父類或父接口中定義的字段。fields數(shù)組中每項(xiàng)都是field_info類型值，它描述了字段的詳細(xì)信息，如名稱、描述符、字段中的attribute等。
| field_info |
| type | descriptor | remark |
| u2 | access_flags | 記錄字段的訪問權(quán)限。見2.8.1 |
| u2 | name_index | constant_pool中的索引，CONSTANT_Utf8_info類型。指定字段的名稱。 |
| u2 | descriptor_index | constant_pool中的索引，CONSTANT_Utf8_info類型，指定字段的描述符（見附錄C）。 |
| u2 | attributes_count | attributes包含的項(xiàng)目數(shù)。 |
| attribute_info | attributes[attributes_count] | 字段中包含的Attribute集合。見2.8.2-2.8.7 |
注：fields中的項(xiàng)目和CONSTANT_Fieldref_info中的項(xiàng)目部分信息是相同的，他們主要的區(qū)別是CONSTANT_Fieldref_info中的項(xiàng)目不僅包含了類或接口中定義的字段，還包括在字節(jié)碼中使用到的字段信息。不過這里很奇怪，為什么field_info結(jié)構(gòu)中不把name_index和descriptor_index合并成fieldref_index，這樣的class文件不是更加緊湊嗎？？不知道這是sun因?yàn)槟承┰蚬室膺@樣設(shè)計(jì)還是這是他們的失誤？？
2.8.1 字段訪問權(quán)限
| 字段的訪問權(quán)限 |
| Flag Name | Value | Remarks |
| ACC_PUBLIC | 0x0001 | pubilc，包外可訪問。 |
| ACC_PRIVATE | 0x0002 | private，只可在類內(nèi)訪問。 |
| ACC_PROTECTED | 0x0004 | protected，類內(nèi)和子類中可訪問。 |
| ACC_STATIC | 0x0008 | static，靜態(tài)。 |
| ACC_FINAL | 0x0010 | final，常量。 |
| ACC_VOILATIE | 0x0040 | volatile，直接讀寫內(nèi)存，不可被緩存。不可和ACC_FINAL一起使用。 |
| ACC_TRANSIENT | 0x0080 | transient，在序列化中被忽略的字段。 |
| ACC_SYNTHETIC | 0x1000 | synthetic，由編譯器產(chǎn)生，不存在于源代碼中。 |
| ACC_ENUM | 0x4000 | enum，枚舉類型字段 |
注：接口中的字段必須同時(shí)設(shè)置：ACC_PUBLIC、ACC_STATIC、ACC_FINAL
2.8.2 ConstantValue Attribute （JVM識別）
| ConstantValue Attribute |
| type | descriptor | remark |
| u2 | attribute_name_index | constant_pool中的索引，CONSTANT_Utf8_info類型。指定Attribute的名稱(“ConstantValue”)。 |
| u4 | attribute_length | 該Attribute內(nèi)容的字節(jié)長度（固定值：2） |
| u2 | constant_value_index | constant_pool中的索引， CONSTANT_Integer_info（int，boolean，char、short、byte）、 CONSTANT_Float_info（float）、 Constant_Double_info（double）、 CONSTANT_Long_info（long） CONSTANT_String_info（String）類型 |
每個(gè)常量字段（final，靜態(tài)常量或?qū)嵗Ａ浚┒及星覂H有一個(gè)ConstantValue Attribute。ConstantValue Attribute結(jié)構(gòu)用于存儲一個(gè)字段的常量值。
對一個(gè)靜態(tài)常量字段，該常量值會在類或接口被初始化之前，由JVM負(fù)責(zé)賦給他們，即它在任何靜態(tài)字段之前被賦值。
對一個(gè)非靜態(tài)常量字段，該值會被虛擬機(jī)忽略，它的賦值由生成的實(shí)例初始化函數(shù)（<init>）實(shí)現(xiàn)。如類：
class A {
public static final int fa = 10;
public final int fa2 = 30;
private static int sa = 20;
static {
sa = 30;
}
}
生成的字節(jié)碼如下：
// Compiled from Test.java (version 1.6 : 50.0, super bit)
class org.levin.insidejvm.miscs.staticinit.A {
public static final int fa = 10;
public final int fa2 = 30;
private static int sa;
static {};
0 bipush 20
2 putstatic org.levin.insidejvm.miscs.staticinit.A.sa : int [16]
5 bipush 30
7 putstatic org.levin.insidejvm.miscs.staticinit.A.sa : int [16]
10 return
public A();
0 aload_0 [this]
1 invokespecial java.lang.Object() [21]
4 aload_0 [this]
5 bipush 30
7 putfield org.levin.insidejvm.miscs.staticinit.A.fa2 : int [23]
10 return
2.8.3 Synthetic Attribute
參考2.11.1
2.8.4 Signature Attribute
參考2.11.2
2.8.5 Deprecated Attribute
參考2.11.3
2.8.6 RuntimeVisibleAnnotations Attribute
參考2.11.4
2.8.7 RuntimeInvisibleAnnotations Attribute
參考2.11.5
于2010-12-19