JVM篇Java源文件和Class字节码文件对比

Posted 2022-07-30 java_wxid

在分析JVM相关知识之前，给大家分享一段代码，非常通俗易懂的代码。

代码如下：

package com.test.util;

import java.io.Serializable;

public class Test implements Serializable 

    private static String name = "JVM";

    public static void main(String[] args) 
        System.out.println(name);
    

我们逐个分析，首先我们有一个Test.java的源文件，源文件名称就是我们Class文件属性表中的SourceFile属性。（这个需要结合Class字节码文件结构来看）

字节码结构有：魔数，副版本号，主版本号，常量池容量计数器，访问标志，类索引，父类索引，接口索引集合，字段表，方法表，属性表等。

拿魔数来说，它是用来区分文件类型的一种标志，会占用开头的4个字节，之所以需要魔数来区分文件类型，是因为文件名后缀容易被修改，所以为了保证文件的安全性，将文件类型写在文件内部可以保证不被篡改。

魔数后面的4位就是版本号，也是4个字节，前2个字节表示次版本号，后2个字节表示主版本号，这二个版本号是为了标注jdk的一个版本，起到一个jdk版本兼容性的一个作用，比如说高版本的jdk代码不能使用低版本的jdk运行，这个时候主次版本号就起到这个作用。

版本号后二个字节就是常量池容量计数器，写代码时都是从0开始的，但是这里的常量池却是从1开始，因为它把第0项常量空出来了，这是为了满足不引用任何一个常量池的项目，比如说匿名内部类，它没有类名，但是它的类名也需要存储到常量池里面，那只能指向常量池的第0号位置，又比如说Object类，它是所有类的父类，那它的父类指向的是常量池中的0的位置。

常量池后面就是访问标志，用两个字节来表示，其标识了类或者接口的访问信息，比如：这个.Class文件是类还是接口，是不是被定义成public，是不是abstract，如果是类，是不是被声明成final等。

访问标志后的两个字节就是类索引，通过类索引我们可以确定到类的全限定名。类索引后的两个字节就是父类索引，通过父类索引可以确定到父类的全限定名，通过这二个全限定名可以获取到类路径。

父类索引后的两个字节是接口索引计数器，接口索引计数器表示接口索引集合中接口的数量。

接口索引计数器后边二个字节是接口索引集合，它是按照当前类实现的接口顺序，从左到右依次排列在接口索引集合中。

接口索引集合后边二个字节是字段表计数器，用来表示字段表的容量，字段表计数器后边是字段表。我们知道，一个字段可以被各种关键字去修饰，比如：作用域修饰符（public、private、protected）、static修饰符、final修饰符、volatile修饰符等，所以也可以像类的访问标志那样，使用一些标识来标记字段。

字段表作为一个表，同样他也有自己的结构，比如说访问标志，字段名索引，描述符索引，属性计数器，属性集合。在Java语言中字段是无法重载的，两个字段的数据类型，修饰符不管是否相同，都必须要有不一样的名称，但是对于字节码文件来说，如果两个字段的描述符不一致，那这二个字段重名就是合法的。

字段表后边二个字节是方法表计数器，表示方法表的容量，方法表计数器后边紧跟的是方法表。和字段表类似，方法表里面也有自己的结构，比如说访问标志，方法名索引，描述符索引，属性计数器，属性集合。

方法表后边紧跟的是属性表计数器，属性表计数器后边紧跟的结构为属性表。属性表的两大特点：一个是限制比较宽松，没有顺序长度要求；一个是开发者可以根据自己的需求，向属性表中添加不重复的属性。通过上面一大堆的讲解，可以发现Class文件结构是以魔数开头，以属性表结尾的。

然后我们看代码的第一行，package com.test.util;这个package就是存放在常量池里面的。

接着看第二行，import java.io.Serializable;这个import后面的全限定名也是存放在常量池里面的。

接着分析第三行public class Test implements Serializable
public表示的是访问标志
class表示的是类索引
Test表示的是类名称，存放在常量池里面
implements表示的是接口索引集合
Serializable表示的是接口名称，存放在常量池里面

接着分析第四行 private static String name = “JVM”;
private表示的是常量修饰符
static表示的是常量修饰符
String是字段表，索引指向常量池
name是字段名称，存放在常量池里面
以上这行代码没有用final修饰，在clinit中初始化

分析第五行public static void main(String[] args)
public是方法修饰符
static方法修饰符
void方法表，索引指向常量池
main方法名，存放在常量池
String[]方法表
args方法表中的属性表中的MethodParameters

最后第六行System.out.println(name);这行表示方法代码，是方法表中的属性表中的Code属性

最后我们我们代码左边的行数在class文件中是属性表的LineNumberTable属性