深入理解java虚拟机之类文件结构

Posted 2020-09-08 王小丸子

  我们都知道，java是一种平台无关的语言。java代码通过java编译器（如javac等），将.java文件编译成字节码，也就是.class文件。字节码是运行在jvm虚拟机之上的。而不同的平台则 有不同的虚拟机映射规则。因此，我们从虚拟机上面一层来看，java是平台无关的。write once ，写的java程序，只要在装了jre的电脑，或者任何设备中，都可以运行，也就是run anywhere.

  下面主要介绍一下从深入理解Java虚拟机中学习到的类文件结构，也就是class文件规范。

class文件，按照以下的数据项，不论是顺序还是数量甚至数据存储的字节序（大端法）都是严格规定的，哪个字节代表什么含义长度先后顺序都不能改变。u1 u2 u4 u8表示1 2 48个字节的无符号数，可以用来描述数字 索引引用，数量值或者按照UTF-8构成的字符串值。

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

 

针对上述结构，对于每个info，又有很多内容。详细参见深入java虚拟机把。。。。

 

接下来谈一下，Java虚拟机如何夹杂class文件，以及class文件被加载到虚拟机后又发生了什么？

java虚拟机的类加载机制：虚拟机将描述类的数据从class文件中加载到内存，然后对数据进行校验，转换解析，初始化，最终形成可以被虚拟机直接利用的java类型的过程。

java加载链接和初始化，都是在程序运行时完成的。

类的生命周期：加载--验证--准备--解析--初始化--使用--卸载。

在什么情况下会触发初始化？

1.new(创建实例指令) getstatic putstatic invokestatic（访问类字段，或者成为类变量）：使用new实例化对象时，读取或者设置一个静态字段（被final修饰已在编译期把结果放入常量池的静态字段除外）以及调用静态方法时

2.使用java.lang.reflect包对类进行反射调用。如果类没有初始化，首先触发初始化。

3.初始化一个类时，如果父类还没有被初始化，那么先要触发其父类的初始化。

4.虚拟机启动时，用户需要指定一个需要执行的主类（就是main()的那个类） 虚拟机会首先初始化这个主类。

5.jdk1.7以上，动态语言支持时，如果一个java.lang.invoke.MethodHandle实例最后的结果REF_getstatic,REF_putstatic,REF_invokestatic的方法句柄，并且这个方法句柄对应的类没有进行过初始化，则必须触发初始化。

虚拟机规范中指明：有且只有 以上行为才会初始化，称为主动引用。除此之外的任何引用类的方法，都不会触发初始化，称之为被动引用。

其实根据以上五条规则，就可以知道类的加载顺序了。