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: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

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];