自己手动写Java虚拟机-第3章 解析Class文件

本文默认Java版本为8.0

ClassFile {
    u4  magic; //cafebabe
    u2  minor_version;  //次版本号
    u2  major_version;  //主版本号
    u2 constant_pool_count; //常量池数量/长度
    cp_info constant_pool[constant_pool_count-1]; //常量池信息
    u2  access_flags;   //访问权限
    u2  this_class; //类型
    u2  super_class;    //超类名
    u2  interfaces_count;   //接口数
    u2  interfaces[interfaces_count];   //接口信息
    u2  fields_count;   //字段数
    field_info  fields[fields_count];   //字段信息
    u2 methods_count;   //方法数
    method_info methods[methods_count]; //方法信息
    u2  attributes_count;   //属性数
    attribute_info  attributes[attributes_count];   属性信息
}

u1: 1字节无符号整数
u2: 2字节无符号整数
u4: 4字节无符号整数
JVM解析class文件,获取上述信息,如图所示

魔数

class文件规定以0xCAFEBABE开头

版本号

Java版本号 M.m, M为主版本号, m为次版本号

类访问标志

16位bitmask, 指出class文件定义的是类还是接口,访问级别是public还是private.

类和超类索引

superClass只在Object.class中为0, 其他class文件中为常量池索引

接口索引表

字段和方法表

field_info {
    u2 access_flags;
    u2 name_index;
    u2 descriptor_index;
    u2 attributes_count;
    attribute_info attributes[attributes_count];
}

解析常量池

常量池存放各种信息,每种常量格式也不同,结构如下,tag用来区分常量类型

cp_info {
    u1 tag;
    u1 info[];
}

14中常量类型

const (
	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
	CONSTANT_MethodHandle       = 15
	CONSTANT_MethodType         = 16
	CONSTANT_InvokeDynamic      = 18
)

class文件中以MUTF-8(Modified UTF-8)方式编码,与UTF-8编码方式差别在于:
1.null字符(代码点 U+0000)会被编码成2字节
2.补充字符(Supplementary Characters,代码点大于U+FFFF的Unicode字符)按UTF-16拆分为代理对(Surrogate Pair)分别编码

解析属性表

attribute_info {
    u2 attribute_name_index;
    u4 attribute_length;
    u1 info[attribute_length];
}

Java虚拟机规范定义了23中属性可分为三组,第一组为Java虚拟机所必需的,共有5种,第二组为Java类库所必需的,共有12种,第三组为工具使用,共有6种,详情可见《Java虚拟机规范》 .