深入分析java web 技术内幕_笔记_五

深入class文件的结构

1.jvm指令简介（各种指令的详细信息见P122-P132），自己的理解：class文件的二进制字节码(用十六进制的形式查看的话2位代表一个字节？)，该二进制文件是按照 “头部信息-常量池-类信息-Fields和Methods定义-类属性描述”的顺序的字节码，由以下2-6将顺序描述各个部分如何阅读。(也应该按照这样的顺序去读取class文件)
2.文件的头部信息：

8个字节：（书上说的是6个字节，最小版本号，最大版本号一起占两个字节，与网上资料不符，有问题？）
前四个字节：魔数(magic)，四个字节的固定值，若头四个字节不是该值，jvm将认为这不是一个class文件，四个字节的16进制值分别为： ca fe ba be
第六、七个字节：最小版本号(minor version)，又叫副版本号
地八、九个自己：最大版本号(major version)，又叫主版本号
后面四个字节构成版本号的范围，从java到java8的范围是 45.3~53.0，jvm加载的时候会检查该版本是否符合。（转载的资料好像同样不符：“分别为Class文件的副版本和主版本。它们共同构成了Class文件的格式版本号。不同版本的虚拟机实现支持的Class文件版本号也相应不同，高版本号的虚拟机可以支持低版本的Class文件，反之则不成立。”）(在java7下编译的的最小版本号是0，最大版本号是51，估计是jvm会查看这个主版本号是否在当前jvm的接受范围内(高版本的jvm兼容低版本的)，还是检查
主版本号.副版本号 即 51.0是否在范围内?)

3.常量池：（转载的资料：“常量池，constant_pool是一种表结构，它包含Class文件结构及其子结构中引用的所有字符串常量、类或接口名、字段名和其它常量。常量池不同于其他，索引从1开始到constant_pool_count -1。”）

前两个字节表示常量池中有多少个常量: 如书中例子 00 1d则是指有29个，但是后前常量池的内容会看到只有28个，因为还有一个0是保留常量
后面的内容将是28个常量，每个常量的字节码的值都有部分是常量字节描述(后面是值还是什么的不同常量不同)(常量字节描述将包含三个字节 第一个字节是常量类型，后两个字节将是常量的索引地址(但是像UTF8类型常量后面四个字节则是该常量值的长度，转载的信息关于后两个字节的说法也不同：“以1个字节的tag开头，后面info[]项的内容tag由的类型所决定。”))
P139页有各种常量的 (类型)数值表示（对应常量字节描述的第一个字节的值）、数据类型（如UTF8，Integer等，注意了阅读class文件的时候，该常量后面的的常量值占多少个字节要通过此处确定，如Integer为4个字节，UTF8是不定长的，其长度在常量描述符的后两个字节）
UTF8是长度不定的，用于表达字符串常量的值(String类型是指向一个UTF8类型的下标)（书上的格式是：2-byte unsigned integer bytes，是不是说该类型是两个字节的无符号整形字节数组？但是utf-8不是会以1-6个字节表示字符么？如汉字则有3个字节啊，常量中也可以含有汉字吧，到底怎么回事没理解，成UTF-16了么？）。(读取值时可以尝试吧其中的字节值转换成字符或unicode，可查看编码一章的utf的代码)
Fieldref、Methodref类型：这两个类型用于标书class中的属性项和方法，第一个字节为09(0a)表示是其常量类型是Fieldref(MethodRef),后面四个字节，前两个表示filed所在类名class的下标，后两个表示该常量的名字和类型NameAndType的索引
Class常量：表示的是该类的名称，第一个字节为07表示其类型，后面两个字节为其对应的UTF8类型的索引(类名的字符串)
Name And Type：对MethodRef和FieldRef作进一步描述，第一个参数表示属性或方法名称，第二个参数表示属性的类型或方法的返回值类型。第二个只有一个常量描述符，第一个字节是类型后面四个字节分别是name和descriptor的两个指向UTF8类型的索引

其他详细看P139

4.类信息

(1)常量列表后面的字节码就是关于这个类本身的信息描述了（如这个类的访问控制，名称，类型，是否有父类，是否实现了某接口等）
(2)前两个字节表示访问控制：(不单单是访问控制？)
由两个字节表示访问控制的描述，实际上只用了这两个字节中的5个bit，第一个表示是该类是否public，是则为1（奇数就public?），第5个bit表示是否final，1表示是，第6个bit表示是否含有invokeSpecial即是否有父类，第10个bit表示是否接口类，0表示不是接口类，1是接口类，第12个bit表示是否抽象类，1则是是
(3)第3,4个字节表示这个类的名称的UTF8常量的索引
(4)第5,6个字节表示这个类的父类名称的索引
(5)第7,8个字节表示该类有没有实现接口类

5.fields和Methods定义

(1)类信息后面就是每个field和method的具体定义了
第1,2个字节是field的个数，第3,4个字节是method的个数，接下来就是具体每个方法和属性的描述

<1>方法和属性与类一样有访问控制，由两个字节描述：

[1]第一个bit：是否public
[2]第二个bit：是否private
[3]第三个bit：是否protected
[4]第四个bit：是否static
接下来的4个bit分别定义是那种类型的方法或属性

[5]第5个bit：是否final
[6]第6个bit：是否synchronized
[7]第7个bit：有没有被定义成volatile
[8]第8个bit:：有没有被定义成transient（该关键字定义进行序列化时不必传输）
[9]第9个bit：是否native方法（一个Native Method就是一个java调用非java代码的接口。）
[12]第12个bit：是否abstract方法

<2>接下来的2个字节将是方法/属性名name的索引，然后是两个字节的描述descriptor的索引(像是nameAndType类型，但是没有表示常量的类型的第一个字节)
<3>接下的两个字节将是属性或方法的附加属性(只知道如code即方法的代码也是附加属性，主要包括什么则不了解)的个数。然后是这个方法或属性的附加属性的具体定义

[1]附加属性“code”，即代码：
前两个字节是name的索引，如指向的UTF8值时code，即表示这个附加属性时当前方法的具体代码实现
接着是四个字节描述具体代码的长度(指定是编译过后方法的字节码长度)，从这里看方法的字节码最大是2的32次方也就是4G但由于后面段落描述符表示的行号长度只有两个字节即2的16次方，所以实际最长是64k
接下来是两个字节定义的最大栈深度和本地常量最大值(jvm加载字节码到内存时会验证是否超过这两个值，超过的话则jvm拒绝加载)
接下来将表示方法对应的jvm指令，首先四个字节表示指令的长度(有多少个字节)，再接下来是具体jvm命令及其操作数对应的字节
接下来两个字节表示定义抛出的异常数
接下来是代码的属性描述，首先是两个字节描述代码的属性个数，接下来是具体每个代码的属性的定义，如对LineNumberTable（段落描述？）的定义，前两个字节是name，后面四个字节表示该代码属性的具体定义占的字节数，如书中例子，该值为6，则后面的6个字节，前两个是指后面的字节中描述了多少个对应关系，该例中为1个。接下来是具体对应关系，前2个字节表示运行时的指针（对应的class文件的字节码的行号？），后两个字节表示对应源代码的行号。（由段落描述中对运行时指针对应源代码的行数只占两个字节可知，java源代码的行总数最多只有65535行，而字节码的总字节数也最多是65535个，超过则不能表示）

6.类属性描述

(1)接下来将是类的附加属性的描述，前两个字节是类的附加属性的个数
(2)接下来是各个附加属性的具体描述(sorcefile属性)：前两个字节描述name，接着4个描述这个属性内容占多少个字节，这里值将是2，因为该附加属性的内容将只有两个字节的UTF8常量的索引，表示源文件名

7.java生成的class文件结构

(1)二进制的原文件难以阅读，可以使用javap命令来生成class文件的格式，这个格式的文件更加易于理解(应该是相当于把二进制翻译成字符串的一个文件)
(2)使用javap命令生成该文件： javap -verbose class文件名 > 输出到的文件名(如class.txt，不存在会自动创建)
(3)关于LineNumberTable：

<1>它的值时 一对对的 pc偏移量：源代码行号

<2>一个方法的开始的第一行的pc偏移量是0
<2>pc偏移量自己的理解，就是对应字节码文件中描述该方法的代码的字节码以0为下标开始的第几个字节，也就是源代码中的某一行对应第几个字节开始

(4)LocalVariableTable
Start:由该本地变量被赋值xload的对应的下一个字节指令，也就是从哪一个字节开始的指令作用
length：从start开始到期作用域结束有多少个字节的指令（如佛如循环中的变量，就是由变量被赋值后的下一条指令到for循环结束的指令的字节数）
slot：自己的理解，本地变量占用的编号，当作用域不重合时允许共用（即[start,start+length]不重合，如if，else中两个语句块中的本地变量）
name：变量名
Signature：表示该变量的类型L，I，C等分别表示long，int，char