jvm第8节-解析class文件

最近看了周志明的深入java虚拟机，看到堆字节码解析这一章节，觉得特别的枯燥无味，于是我花了一段时间解析了一个class文件，由于方法体和属性这两项篇幅太长没做解析，想看这两个解析的略过。

class文件具有与语言无关性的特点，很多语言都可以编译成class文件，让jvm执行，class文件结构如下：

1.魔数

2.版本

3.常量池

4.访问符

5.类、超类、接口

6.字段

7.方法

8.属性

class文件的组成元素如下表：

类型	名称	数量
u4	magic	1
u2	minor_version	1
u2	major_version	1
u2	constant_pool_count	1
cp_info	constant_pool	constant_pool_count - 1
u2	access_flags	1
u2	this_class	1
u2	super_class	1
u2	interfaces_count	1
u2	interfaces	interfaces_count
u2	fields_count	1
field_info	fields	fields_count
u2	methods_count	1
method_info	methods	methods_count
u2	attribute_count	1
attribute_info	attributes	attributes_count

 

1.常量池的结构

constant_pool_count u2

constant_pool  cp_info

CONSTANT_Utf8 1 UTF-8编码的Unicode字符串

CONSTANT_Integer 3 int类型的字面值

CONSTANT_Float 4 float类型的字面值

CONSTANT_Long 5 long类型的字面值

CONSTANT_Double 6 double类型的字面值

CONSTANT_Class 7 对一个类或接口的符号引用

CONSTANT_String 8 String类型字面值的引用

CONSTANT_Fieldref 9 对一个字段的符号引用

CONSTANT_Methodref 10 对一个类中方法的符号引用

CONSTANT_InterfaceMethodref 11 对一个接口中方法的符号引用

CONSTANT_NameAndType 12 对一个字段或方法的部分符号引用

依次是常量池里对应的常量类型，编号，描述

字符常量，如一个类的名称，方法名称

CONSTANT_Utf8

tag 1

length u2

bytes[length]

整数常量

CONSTANT_Integer

tag 3

byte u4

String 类型的字面常量如：

public static final String name="xuehan";

CONSTANT_String

tag 8

string_index  u2 (指向utf8的索引)

 

CONSTANT_NameAndType 对一个字段或方法的部分符号引用

tag 12

name_index u2 (名字，指向utf8)

descriptor_index u2 (描述符类型，指向utf8)

access flag u2：类的标示符

 

Flag NameValueInterpretation

ACC_PUBLIC0x0001public

ACC_FINAL0x0010final,不能被继承.

ACC_SUPER0x0020是否允许使用invokespecial指令，JDK1.2后，该值为true

ACC_INTERFACE0x0200是否是接口

ACC_ABSTRACT0x0400抽象类

ACC_SYNTHETIC0x1000该类不是由用户代码生成,运行时生成的，没有源码

ACC_ANNOTATION0x2000是否为注解

ACC_ENUM0x4000是否是枚举

this_class u2

指向常量池的Class

super_class u2

指向常量池的Class

 

interface_count u2

接口数量

interfaces

interface_count 个 interface u2

每个interface是指向CONSTANT_Class的索引

。。。。。以上还有很多我就不一一列出来了，下面解析一个class文件

需要解析的类

public class User {

private String name;

public String getName() {
return name;
}

public void setName(String name) {
this.name = name;
}

}

 

解析的代码：

package com.jvm.day7;

import java.io.RandomAccessFile;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;

import util.BytesUtils;

/**
* 分析clas文件
* @Author:xuehan
* @Date:2016年3月27日上午10:26:54
*/
public class ClassAnalyze {

public void analyze(String filePath) throws Exception{
ByteBuffer buf = getBuffer(filePath);

System.out.println("魔数==>" + BytesUtils.toHexString(getbytes(buf, 4)));
buf = clearRead(buf, 4);
System.out.println("版本号==>" + BytesUtils.toHexString(getbytes(buf, 4)));
buf = clearRead(buf, 4);
System.out.println("常量池大小==>" + BytesUtils.toHexString(getbytes(buf, 2)));
buf = clearRead(buf, 2);
System.out.println("第一个常量的tag==>" + BytesUtils.toHexString(getbytes(buf, 1) ));
// 读出第一个常量第一个index
buf = clearRead(buf, 1);
System.out.println("Methodref_info第一个index是==>" + BytesUtils.toHexString(getbytes(buf, 2)));
// 读出第一个常量第二个index
buf = clearRead(buf, 2);
System.out.println("Methodref_info第二个index是==>" + BytesUtils.toHexString(getbytes(buf, 2)));
buf = clearRead(buf, 2);
// 读第二个常量
System.out.println("第二个常量的tag==>" + BytesUtils.toHexString(getbytes(buf, 1) ));
buf = clearRead(buf, 1);

System.out.println("fieldref_info第一个index是==>" + BytesUtils.toHexString(getbytes(buf, 2)));
// 读出第一个常量第二个index
buf = clearRead(buf, 2);
System.out.println("fieldref_info第二个index是==>" + BytesUtils.toHexString(getbytes(buf, 2)));
buf = clearRead(buf, 2);
// 读第三个常量
System.out.println("第三个常量的tag==>" + BytesUtils.toHexString(getbytes(buf, 1) ));
buf = clearRead(buf,1);
System.out.println("class_info第一个index是==>" + BytesUtils.toHexString(getbytes(buf, 2)));
buf = clearRead(buf, 2);
// 读第四个常量
System.out.println("第四个常量的tag==>" + BytesUtils.toHexString(getbytes(buf, 1) ));
buf = clearRead(buf,1);
System.out.println("class_info第一个index是==>" + BytesUtils.toHexString(getbytes(buf, 2)));
buf = clearRead(buf, 2);
// 开始读取字符串常量
for(int i = 1; i < 13 ; i ++){
System.out.println("第" + i + "个常量的tag==>" + BytesUtils.toHexString(getbytes(buf, 1) ));
buf = clearRead(buf,1);
String hexStr = BytesUtils.toHexString(getbytes(buf, 2));
System.out.println("第" + i +" utf8_info length十六进制是==>" +hexStr);
int len = HexToInteger(hexStr);
System.out.println("第" + i +" utf8_info length十进制是==>" +len);

buf = clearRead(buf, 2);
System.out.println("第" + i + "utf8_info bytes是==>" + BytesUtils.toHexString(getbytes(buf, len)) + "字面常量是==>" + new String((getbytes(buf, len))));
buf = clearRead(buf, len);
}
System.out.println("已经读取16个常量，下面开始读取第17个常量#########################################");
// 读取第17个常量
System.out.println("第17个常量的tag==>" + BytesUtils.toHexString(getbytes(buf, 1) ));
buf = clearRead(buf,1);
System.out.println("class_info第1个index是==>" + BytesUtils.toHexString(getbytes(buf, 2)));
buf = clearRead(buf, 2);
System.out.println("class_info第2个index是==>" + BytesUtils.toHexString(getbytes(buf, 2)));
buf = clearRead(buf, 2);
// 读取第18个常量
System.out.println("第18个常量的tag==>" + BytesUtils.toHexString(getbytes(buf, 1) ));
buf = clearRead(buf,1);
System.out.println("class_info第1个index是==>" + BytesUtils.toHexString(getbytes(buf, 2)));
buf = clearRead(buf, 2);
System.out.println("class_info第2个index是==>" + BytesUtils.toHexString(getbytes(buf, 2)));
buf = clearRead(buf, 2);
// 读取第19和第20个常量
for(int i = 19; i < 21 ; i ++){
System.out.println("第" + i + "个常量的tag==>" + BytesUtils.toHexString(getbytes(buf, 1) ));
buf = clearRead(buf,1);
String hexStr = BytesUtils.toHexString(getbytes(buf, 2));
System.out.println("第" + i +" utf8_info length十六进制是==>" +hexStr);
int len = HexToInteger(hexStr);
System.out.println("第" + i +" utf8_info length十进制是==>" +len);

buf = clearRead(buf, 2);
System.out.println("第" + i + "utf8_info bytes是==>" + BytesUtils.toHexString(getbytes(buf, len)) + "字面常量是==>" + new String((getbytes(buf, len))));
buf = clearRead(buf, len);
}
// 常量池读取完毕读取acces_flags
System.out.println("acces_flags==>" + BytesUtils.toHexString(getbytes(buf, 2) ));
buf = clearRead(buf,2);
// 读取this_class
System.out.println("this_class==>" + BytesUtils.toHexString(getbytes(buf, 2) ));
buf = clearRead(buf,2);
// 读取super_class
System.out.println("super_class==>" + BytesUtils.toHexString(getbytes(buf, 2) ));
buf = clearRead(buf,2);
// 读取interfaces_cout，如果cout大于0就要继续读取interfaces
System.out.println("interfaces_cout==>" + BytesUtils.toHexString(getbytes(buf, 2) ));
buf = clearRead(buf,2);
// 读取fileds_count
System.out.println("fileds_count==>" + BytesUtils.toHexString(getbytes(buf, 2) ));
buf = clearRead(buf,2);
// 读取fileds acces_flags
System.out.println("fileds acces_flags==>" + BytesUtils.toHexString(getbytes(buf, 2) ));
buf = clearRead(buf,2);
// 读取fileds  index
System.out.println("fileds  index==>" + BytesUtils.toHexString(getbytes(buf, 2) ));
buf = clearRead(buf,2);
// 读取fileds  descriptor index
System.out.println("fileds  descriptor index==>" + BytesUtils.toHexString(getbytes(buf, 2) ));
buf = clearRead(buf,2);
// 读取attribute_count
System.out.println("attribute_count==>" + BytesUtils.toHexString(getbytes(buf, 2) ));
buf = clearRead(buf,2);
// 读取methods_count
System.out.println("methods_count==>" + BytesUtils.toHexString(getbytes(buf, 2) ));
buf = clearRead(buf,2);

}

public static void main(String[] args) throws Exception {
ClassAnalyze ca = new ClassAnalyze();
ca.analyze("D:\\BaiduYunDownload\\data\\jvmtest\\User.class");
//ca.getBuffer("D:\\BaiduYunDownload\\data\\jvmtest\\User.class");
}
public ByteBuffer getBuffer(String filePath) throws Exception{
RandomAccessFile  raf = new RandomAccessFile(filePath, "rw");
FileChannel channel = raf.getChannel();
ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocate(2048);
channel.read(bb);
raf.close();
byte[] bbs = new byte[4];
bb.get(bbs);

return bb;
}
public byte[] getbytes(ByteBuffer bb, int len){

byte[] bytes =new byte[len];
for(int i =0; i < bytes.length; i ++){
bytes[i] = bb.get(i);
}
return bytes;
}
public int HexToInteger(String hexStr){
char[] chars = hexStr.toCharArray();
int secondInt = 0;
int thirdInt = 0;
if(chars[2] == 'a'){
secondInt = 10;
}else if(chars[2] == 'b'){
secondInt = 11;
}else if(chars[2] == 'c'){
secondInt = 12;
}else if(chars[2] == 'd'){
secondInt = 13;
}else if(chars[2] == 'e'){
secondInt = 14;
}else if(chars[2] == 'f'){
secondInt = 15;
}else{
secondInt =  Integer.parseInt("" + chars[2]);
}
secondInt = 16 * secondInt;

if(chars[3] == 'a'){
thirdInt = 10;
}else if(chars[3] == 'b'){
thirdInt = 11;
}else if(chars[3] == 'c'){
thirdInt = 12;
}else if(chars[3] == 'd'){
thirdInt = 13;
}else if(chars[3] == 'e'){
thirdInt = 14;
}else if(chars[3] == 'f'){
thirdInt = 15;
}else{
thirdInt = Integer.parseInt("" + chars[3]);
}

return thirdInt +   secondInt;
}
public ByteBuffer clearRead(ByteBuffer bb, int len){
System.out.println("清理之前==>" + BytesUtils.toHexString(bb.array()));
ByteBuffer bbnew = ByteBuffer.allocate(bb.capacity());
for(int i = len ; i < bb.capacity(); i ++){
bbnew.put(bb.get(i));
}
System.out.println("清理完毕==>" + BytesUtils.toHexString(bbnew.array()));

return bbnew;
}
}

 

魔数==>cafebabe
版本号==>00000033
常量池大小==>0015
第一个常量的tag==>0a
Methodref_info第一个index是==>0004
Methodref_info第二个index是==>0011
第二个常量的tag==>09
fieldref_info第一个index是==>0003
fieldref_info第二个index是==>0012
第三个常量的tag==>07
class_info第一个index是==>0013
第四个常量的tag==>07
class_info第一个index是==>0014
第1个常量的tag==>01
第1 utf8_info length十六进制是==>0004
第1 utf8_info length十进制是==>4
第1utf8_info bytes是==>6e616d65字面常量是==>name
第2个常量的tag==>01
第2 utf8_info length十六进制是==>0012
第2 utf8_info length十进制是==>18
第2utf8_info bytes是==>4c6a6176612f6c616e672f537472696e673b字面常量是==>Ljava/lang/String;
第3个常量的tag==>01
第3 utf8_info length十六进制是==>0006
第3 utf8_info length十进制是==>6
第3utf8_info bytes是==>3c696e69743e字面常量是==><init>
第4个常量的tag==>01
第4 utf8_info length十六进制是==>0003
第4 utf8_info length十进制是==>3
第4utf8_info bytes是==>282956字面常量是==>()V
第5个常量的tag==>01
第5 utf8_info length十六进制是==>0004
第5 utf8_info length十进制是==>4
第5utf8_info bytes是==>436f6465字面常量是==>Code
第6个常量的tag==>01
第6 utf8_info length十六进制是==>000f
第6 utf8_info length十进制是==>15
第6utf8_info bytes是==>4c696e654e756d6265725461626c65字面常量是==>LineNumberTable
第7个常量的tag==>01
第7 utf8_info length十六进制是==>0007
第7 utf8_info length十进制是==>7
第7utf8_info bytes是==>6765744e616d65字面常量是==>getName
第8个常量的tag==>01
第8 utf8_info length十六进制是==>0014
第8 utf8_info length十进制是==>20
第8utf8_info bytes是==>28294c6a6176612f6c616e672f537472696e673b字面常量是==>()Ljava/lang/String;
第9个常量的tag==>01
第9 utf8_info length十六进制是==>0007
第9 utf8_info length十进制是==>7
第9utf8_info bytes是==>7365744e616d65字面常量是==>setName
第10个常量的tag==>01
第10 utf8_info length十六进制是==>0015
第10 utf8_info length十进制是==>21
第10utf8_info bytes是==>284c6a6176612f6c616e672f537472696e673b2956字面常量是==>(Ljava/lang/String;)V
第11个常量的tag==>01
第11 utf8_info length十六进制是==>000a
第11 utf8_info length十进制是==>10
第11utf8_info bytes是==>536f7572636546696c65字面常量是==>SourceFile
第12个常量的tag==>01
第12 utf8_info length十六进制是==>0009
第12 utf8_info length十进制是==>9
第12utf8_info bytes是==>557365722e6a617661字面常量是==>User.java
已经读取16个常量，下面开始读取第17个常量#########################################
第17个常量的tag==>0c
class_info第1个index是==>0007
class_info第2个index是==>0008
第18个常量的tag==>0c
class_info第1个index是==>0005
class_info第2个index是==>0006
第19个常量的tag==>01
第19 utf8_info length十六进制是==>0004
第19 utf8_info length十进制是==>4
第19utf8_info bytes是==>55736572字面常量是==>User
第20个常量的tag==>01
第20 utf8_info length十六进制是==>0010
第20 utf8_info length十进制是==>16
第20utf8_info bytes是==>6a6176612f6c616e672f4f626a656374字面常量是==>java/lang/Object
acces_flags==>0021
this_class==>0003
super_class==>0004
interfaces_cout==>0000
fileds_count==>0001
fileds acces_flags==>0002
fileds  index==>0005
fileds  descriptor index==>0006
attribute_count==>0000
methods_count==>0003

 

完成的二进制编码：



 

 

 





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