JVM之Class文件结构
定义:u1 1个字节为单位的非负值 u2 2个字节为单位的非负值 u3 . . . . . . . . (其他以此类推 ) Java 文件 结构 用类似struct的描述如下: ClassFile { u4 magic; // 必须为: 0xCAFEBABE u2 minor_version; u2 major_version; //CLASS 文件 结构 主次版本号 JA
定义:u11个字节为单位的非负值
u2
2个字节为单位的非负值
u3
. . . . . . . .
(其他以此类推 )
Java文件结构用类似struct的描述如下:
ClassFile {
u4 magic;
// 必须为: 0xCAFEBABE
u2 minor_version;
u2 major_version;
//CLASS文件结构主次版本号 JAVA2支持45.0-46.
0
u2 constant_pool_count; //记录常量信息
cp_info constant_pool[constant_pool_count-1];
//计数从1开始
u2 access_flags;
//class/interface访问权限
u2 this_class;
//指向constant_poll中的有效索引值
u2 super_class;
//0或指向constant_poll中的有效索引值,对于in
terface必须为非0
u2 interfaces_count;
//superinterfaces的个数
u2 interfaces[interfaces_count];
//计数[0,count-1) 对应constant_po
ol中的一个索引值
u2 fields_count;
field_info fields[fields_count];
//主要用于记录class及实例中的变量
u2 methods_count;
method_info methods[methods_count];
u2 attributes_count;
attribute_info attributes[attributes_count];
}
cp_info {
u1 tag;
u1 info[];
}
tag 意义如下:
CONSTANT_Class
7
CONSTANT_Fieldref
9
CONSTANT_Methodref
10
CONSTANT_InterfaceMethodref
11
CONSTANT_String
8
CONSTANT_Integer
3
CONSTANT_Float
4
CONSTANT_Long
5
CONSTANT_Double
6
CONSTANT_NameAndType
12
CONSTANT_Utf8
1
此时cp_info分别对应结构变化为
1. CONSTANT_Class
CONSTANT_Class_info {
u1 tag;
u2 name_index;
}
2. CONSTANT_Fieldref
CONSTANT_Fieldref_info {
u1 tag;
u2 class_index;
//constant_pool的索引，对应CONSTANT_Class_
info
u2 name_and_type_index;//constant_pool的索引，对应CONSTANT_
NameAndType_info
}
3. CONSTANT_Methodref
CONSTANT_Methodref_info {
u1 tag;
u2 class_index;
u2 name_and_type_index;
}
4. CONSTANT_InterfaceMethodref
CONSTANT_InterfaceMethodref_info {
u1 tag;
u2 class_index;
u2 name_and_type_index;
}
5. CONSTANT_String
CONSTANT_String_info {
u1 tag;
u2 string_index;
}
6. CONSTANT_Integer
CONSTANT_Integer_info {
u1 tag;
u4 bytes;
}
7. CONSTANT_Float
CONSTANT_Float_info {
u1 tag;
u4 bytes;
}
8. CONSTANT_Long
CONSTANT_Long_info {
u1 tag;
u4 high_bytes;
u4 low_bytes;
}
9. CONSTANT_Double
CONSTANT_Double_info {
u1 tag;
u4 high_bytes;
u4 low_bytes
}
10.CONSTANT_NameAndType
CONSTANT_NameAndType_info {
u1 tag;
u2 name_index;
u2 descriptor_index;
}
11.CONSTANT_Utf8
CONSTANT_Utf8_info {
u1 tag;
u2 length;
u1 bytes[length];
}
access_flags意义如下:
ACC_PUBLIC
0x0001
ACC_FINAL
0x0010
ACC_SUPER
0x0020
ACC_INTERFACE
0x0200
ACC_ABSTRACT
0x0400
如果是interface那么必须置ACC_INTERFACE,如果没有置ACC_INTERFACE则定义的是一
个类而非接口。
如果设置了ACC_INTERFACE，那么ACC_ABSTRACT位也必须被设置，当然也可以设置AC
C_PUBLIC。
ACC_SUPER用以表明invokespecial语义,Sun公司老的JAVA编译器没有设置ACC_SUPER
,并且老的JVM
忽略ACC_SUPER位，但新的编译器应该实现invokespecial语义。
其他未指明的位保留将来使用，并且编译器应当将其置为0，同时Java虚拟机应当忽
略他们。
this_class:
constant_pool中的索引值,指向的元素的cp_info等价为CONSTANT_Class
_info
CONSTANT_Class_info {
u1 tag;
//必须为CONSTANT_Class (7)
u2 name_index;
//为指向constant_pool中的一个索引值
}
name_index :指向的元素的cp_info等价为CONSTANT_Utf8_info
CONSTANT_Utf8_info {
u1 tag;
//必须为CONSTANT_Utf8 (1)
u2 length;
u1 bytes[length];
//Utf8编码的字符串
}
field_info {
u2 access_flags;
//访问控制权
u2 name_index;
//constant_pool中的索引，对应于CONSTANT_Utf8_inf
o描述。
u2 descriptor_index; //constant_pool中的索引，对应于CONSTANT_Utf8_i
nfo描述。
u2 attributes_count;
attribute_info attributes[attributes_count]; //attribute_info将在mo
thods后描述。
}
field_info中access_flages意义如下:
ACC_PUBLIC
0x0001
ACC_PRIVATE
0x0002
ACC_PROTECTED
0x0004
ACC_STATIC
0x0008
ACC_FINAL
0x0010
ACC_VOLATILE
0x0040
ACC_TRANSIENT
0x0080
其中很显然不能同时为ACC_FINAL和ACC_VOLATILE 且前三项是互斥的。
interface必须置ACC_PUBLIC, ACC_STATIC,ACC_FINAL位，且不能置其他位。
其他未指明的位保留将来使用，并且编译器应当将其置为0，同时Java虚拟机应
当忽略他们。
methods指明了类中的所有方法。
method_info {
u2 access_flags;
u2 name_index;
//指向constant_pool的入口，对应为CONSTANT_
Utf8_info
u2 descriptor_index;
//指向constant_pool的入口，对应为CONS
TANT_Utf8_info
u2 attributes_count;
attribute_info attributes[attributes_count];
//此处只能出现Code、Exceptions、Synthetic、Deprecated四种类
型的属性
}
access_flags访问权描述如下:
ACC_PUBLIC
0x0001
ACC_PRIVATE
0x0002
ACC_PROTECTED
0x0004
ACC_STATIC
0x0008
ACC_FINAL
0x0010
ACC_SYNCHRONIZED
0x0020
ACC_NATIVE
0x0100
ACC_ABSTRACT
0x0400
ACC_STRICT
0x0800
attribute_info {
u2 attribute_name_index;
//constant_pool中的索引，对应于CONSTANT_U
tf8_info描述。
u4 attribute_length;
u1 info[attribute_length];
}
现在已经预定义的属性有:
1. SourceFile : attribute_info被替代为:
SourceFile_attribute {
u2 attribute_name_index;
u4 attribute_length;
u2 sourcefile_index; //指向constant_pool中的一个CONSTANT_Ut
f8_info 结构。
}
2. Constantvalue : attribute_info被替代为:
Constantvalue_attribute {
u2 attribute_name_index;
u4 attribute_length;
//必须为2
u2 constantvalue_index;
}
对于constantvalue_index意义如下:
long
CONSTANT_Long
float
CONSTANT_Float
double
CONSTANT_Double
int, short, char, byte, boolean
CONSTANT_Integer
String
CONSTANT_String
Constantvalue用于field_info 中，用于描述一个static常量,
且此时field_info的access_flags应为ACC_STATIC
3. Code : attribute_info被替代为:
Code_attribute {
u2 attribute_name_index;
u4 attribute_length;
u2 max_stack;
//执行此函数时可用的栈的最大深度
u2 max_locals; //执行此函数可用到的最大本地变量数目，包括参
数。
// 注意:一个long/double相当于2个变量数目.
u4 code_length; //本函数用到的代码长度。
u1 code[code_length]; //实现本函数的真正字节码
u2 exception_table_length;
{
u2 start_pc;
u2 end_pc; //捕获违例时执行代码数组中的[start_pc, end_p
c)部分
u2
handler_pc; //现在还不大明白他是干嘛的!!
u2
catch_type; //指向constant_pool的索引，对应CONSTANT
_Class_info
}exception_table[exception_table_length];