分析一个Java Class文件

发布时间：2020-12-13 20:43:57 所属栏目：PHP教程来源：网络整理

导读：Java源码文件TestClass.java： package jvm.chapter6;//P166public class TestClass {private int m;public int inc(){return m+1;}} 展现这个Class文件的16进制内容：从头开始分析= ca fe ba be ：magic number; 00 00 00 34 : 版本号是1.8.0; 00 16: 说明

Java源码文件TestClass.java：

package jvm.chapter6; //P166 public class TestClass { private int m; public int inc(){ return m+1; } }

展现这个Class文件的16进制内容：

从头开始分析=>
ca fe ba be ：magic number;
00 00 00 34 : 版本号是1.8.0;
00 16: 说明常量池有21个常量，1⑵1， index留做他用；接下来就是分别这21个常量的描写：
07/00 02 ：CONSTANT_Class_info 常量，类名索引是该常量池的第2项；
01/00 16/6a 76 6d 2f 63 68 61 70 74 65 72 36 2f 54 65 73 74 43 6c 61 73 73 ：这是该常量池的第2项，CONSTANT_Utf8_info常量，长度是22（0x0016）,正是字符串常量“jvm/chapter6/TestClass”；
07/00 04：CONSTANT_Class_info 常量，类名索引是该常量池的第4项；
01/00 10/6a 61 76 61 2f 6c 61 6e 67 2f 4f 62 6a 65 63 74:这是该常量池的第4项，CONSTANT_Utf8_info常量，长度是16（0x0010）,正是字符串常量“java/lang/Object”；
01/00 01/6d :CONSTANT_Utf8_info常量，是字符串常量"m";
01/00 01/49 :CONSTANT_Utf8_info常量，是字符串常量"m";
01/00 06/3c 69 6e 69 74 3e :CONSTANT_Utf8_info常量，是字符串常量"<init>";
01/00 03/28 29 56 :CONSTANT_Utf8_info常量，是字符串常量"()V";
01/00 04/43 6f 64 65 :CONSTANT_Utf8_info常量，是字符串常量"Code";
0a/00 03/00 0b: tag=10,表示CONSTANT_Methodref_info常量，声明该方法的类名称位于常量池的第3项，即java/lang/Object，方法名和类型NameAndType="<init>":()V；
0c/00 07/00 08：接下来tag=12就是上面刚说道的CONSTANT_NameAndType_info类型，接下来的两个索引分别指向方法名和描写符即"<init>"和“()V”，
01/00 0f/4c 69 6e 65 4e 75 6d 62 65 72 54 61 62 6c 65 :CONSTANT_Utf8_info常量，是字符串常量"LineNumberTable";
01/00 12/4c 6f 63 61 6c 56 61 72 69 61 62 6c 65 54 61 62 6c 65 :CONSTANT_Utf8_info常量，是字符串常量"LocalVariableTable";
01/00 04/74 68 69 73 :CONSTANT_Utf8_info常量，是字符串常量"this";
01/00 18/4c 6a 76 6d 2f 63 68 61 70 74 65 72 36 2f 54 65 73 74 43 6c 61 73 73 3b:CONSTANT_Utf8_info常量，是字符串常量"Ljvm/chapter6/TestClass;";
01/00 03 69 6e 63 :CONSTANT_Utf8_info常量，是字符串常量"inc";
01/00 03 28 29 49 :CONSTANT_Utf8_info常量，是字符串常量"()I";
09/00 01/00 13:代表Fieldref常量，然后接下来两个u2分别表示声明该字段的类和NameAndType的索引；
0c/00 05/00 06：就是上面刚使用的NameAndType常量；
01/00 0a/53 6f 75 72 63 65 46 69 6c 65 ：CONSTANT_Utf8_info常量，是字符串常量"SourceFile";
01 00 0e 54 65 73 74 43 6c 61 73 73 2e 6a 61 76 61：：CONSTANT_Utf8_info常量，是字符串常量"TestClass.java";

上面就分析完了常量池中的字段，
00 21 : access_flags= ACC_PUBLIC | ACC_SUPER = 0x0021;
00 01 00 03 00 00:类索引父类索引和接口索引，常量池第3项表示的是Object，说明了默许的父类就是Object,没有实现接口，所以interfaces_count=0;
00 01/00 02/00 05/00 06/00 00: 接下来的是字段表集合(fields_info)，fields_count=1,access_flags=0x0002=ACC_PRIVATE,代表字段名称的name_index=5（常量池的第5项是CONSTANT_Utf8_info类型的字符串m），字段描写符descriptor_index=0x0006(常量池的第5项是CONSTANT_Utf8_info类型的字符串I),最后atributes_count=0,说明不包括额外的信息。总上这些信息正是为了说明定义的字段“private int m”；

00 02/00 01/00 07/00 08/00 01/00 09/00 00 00 2f/00 01/00 01/00 00 00 05/2a b7 00 0a b1：接下来的是方法集合(methods_info)，有两个方法，第1个方法的访问标志是0x0001=ACC_PUBLIC，名称索引是0x0007，指向常量池中的<init>，描写符索引值是0x0008，指向常量池中的"()V"，接下来属性表计数器attributes_count=1,属性名称索引是0x0009对应的是“Code”，接下来就是Code属性表的结构：属性值的长度attribute_length=0x2f;操作数栈的最大深度和本地变量表的容量都是0x0001；字节码指令长度是5，翻译“2a b7 00 0a b1”的进程是：
1）读入2a，对应的是aload_0 ，将第1个援用类型的本地变量推送到操作数栈顶；
2）读入b7，对应的是invokespecial,作用是调用以栈顶的reference类型所指向的对象的构造器方法实例初始化方法私有方法，接下来有1个u2类型的参数说明具体调用哪一个方法，它指向常量池中1个CONSTANT_Methodref_info的常量，即那个方法的符号援用；
3)00 0a正是上面invokespecial的参数，指向常量池中的1个Methodref常量，对应的应当是Object.init()方法；
4)b1,对应的指令是return,并且返回类型是oid，当前方法对应的指令结束。

继续上面的分析，
00 00/00 02/00 0c/00 00 00 06/00 01/00 00/00 03|00 0d/00 00 00 0c/00 01|00 00/00 05/00 0e/00 0f/00 00：exception_table_length=0,该方法没有抛出异常，然后attributes_count=2，该Code属性有俩属性：0x000c指向常量池中的“LineNumberTable”，attribute_length=6,line_number_table_length=1,就是记录了1对java源码行号和字节码行号的对应关系（3：0）；0x000d指向常量池中的“LocalVariableTable”，attribute_length=12,local_variable_table_length=1(代表了1个栈帧和程序中的局部变量关联关系)，start_pc=0x0000,length=0x0005表征该局部变量在字节码中的作用范围（就是这个方法内），name_index=0x000e,descriptor_index=0x000f表示该局部变量的名称及其描写符，即为“this”,"Ljvm/chapter6/TestClass";通过javap的输出都可以1目了然。index=0x0000代表该局部变量在栈帧局部变量表中Slot的位置。

接下来看第2个方法，
00 01/00 10/00 11/00 01/00 09/00 00 00 31/00 02/00 01/00 00 00 07/2a b4 00 12 04 60 ac/：方法的访问标志是0x0001=ACC_PUBLIC，名称索引是16，指向常量池中的“inc”，描写符索引值是0x0011，指向常量池中的"()I"，接下来属性表计数器attributes_count=1,属性名称索引是0x0009对应的是“Code”，接下来就是Code属性表的结构：属性值的长度attribute_length=0x31;操作数栈的最大深度是2，本地变量表的容量是1；字节码指令长度是7，翻译“2a b4 00 12 04 60 ac”的进程是：
1）读入2a，对应的是aload_0 ，将第1个援用类型的本地变量推送到操作数栈顶；
2）读入b4，对应的指令是getfield,取得实例域，并压入栈顶，他需要参数用来讲明把哪一个变量入栈，即下面；
3）读入00 12，用来指明getfield 哪一个字段，指向常量池中的1个Fieldref常量，“jvm/chapter6/TestClass.m:I”；
4）读入04，对应的指令是iconst_1,将int类型的1推至栈顶；
5）读入60，对应的指令是iadd,将栈顶两个int类型的数值相加并把结果压入栈顶；
6)读入ac,对应的指令是ireturn,从当前方法返回int，结束。
后面的俩属性就和分析第1个方法类似。

至此，就分析完了1个简单的Class文件的结构，清晰了很多。

附：

Javap TestClass.class的结果：$ javap -verbose TestClass.class

Classfile /home/vonzhou/GitHub/JavaProject/learning-java/bin/jvm/chapter6/TestClass.class
Last modified Apr 29,2015; size 379 bytes
MD5 checksum 70a67e773b621619d03f9d1b5ac91af6
Compiled from "TestClass.java"
public class jvm.chapter6.TestClass
SourceFile: "TestClass.java"
minor version: 0
major version: 52
flags: ACC_PUBLIC,ACC_SUPER
Constant pool:
#1 = Class #2; // jvm/chapter6/TestClass
#2 = Utf8 jvm/chapter6/TestClass;
#3 = Class #4; // java/lang/Object
#4 = Utf8 java/lang/Object;
#5 = Utf8 m;
#6 = Utf8 I;
#7 = Utf8 <init>;
#8 = Utf8 ()V;
#9 = Utf8 Code;
#10 = Methodref #3.#11; // java/lang/Object."<init>":()V
#11 = NameAndType #7:#8; // "<init>":()V
#12 = Utf8 LineNumberTable;
#13 = Utf8 LocalVariableTable;
#14 = Utf8 this;
#15 = Utf8 Ljvm/chapter6/TestClass;;
#16 = Utf8 inc;
#17 = Utf8 ()I;
#18 = Fieldref #1.#19; // jvm/chapter6/TestClass.m:I
#19 = NameAndType #5:#6; // m:I
#20 = Utf8 SourceFile;
#21 = Utf8 TestClass.java;
{
public jvm.chapter6.TestClass();
flags: ACC_PUBLIC
Code:
stack=1,locals=1,args_size=1
0: aload_0
1: invokespecial #10; // Method java/lang/Object."<init>":()V
4: return
LineNumberTable:
line 3: 0
LocalVariableTable:
Start Length Slot Name Signature
0 5 0 this Ljvm/chapter6/TestClass;

public int inc();
flags: ACC_PUBLIC
Code:
stack=2,args_size=1
0: aload_0
1: getfield #18; // Field m:I
4: iconst_1
5: iadd
6: ireturn
LineNumberTable:
line 6: 0
LocalVariableTable:
Start Length Slot Name Signature
0 7 0 this Ljvm/chapter6/TestClass;
}

（编辑：李大同）

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