JVM之Class文件结构

1/5/2008来源:Java教程人气:4612


  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 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
  
  假如是interface那么必须置ACC_INTERFACE,假如没有置ACC_INTERFACE则定义的是一
  个类而非接口。
  假如设置了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。
  // 注重: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; //捕捉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];