class文件格式：魔数和版本

Posted 2020-10-21 专注改变人生。

一、java体系结构

 

二、class格式文件概述

• class文件是一种8位字节的二进制流文件， 各个数据项按顺序紧密的从前向后排列， 相邻的项之间没有间隙， 这样可以使得class文件非常紧凑， 体积轻巧， 可以被JVM快速的加载至内存， 并且占据较少的内存空间。 我们的Java源文件， 在被编译之后， 每个类（或者接口）都单独占据一个class文件， 并且类中的所有信息都会在class文件中有相应的描述， 由于class文件很灵活， 它甚至比Java源文件有着更强的描述能力。

• class文件中的信息是一项一项排列的， 每项数据都有它的固定长度， 有的占一个字节， 有的占两个字节， 还有的占四个字节或8个字节， 数据项的不同长度分别用u1, u2, u4, u8表示， 分别表示一种数据项在class文件中占据一个字节， 两个字节， 4个字节和8个字节。 可以把u1, u2, u3, u4看做class文件数据项的“类型” 。

 

三、Class文件中存储数据的类型：无符号数和表

• 无符号数（基本数据类型）：以u1、u2、u4、u8来分别代表1个字节、2个字节、4个字节和8个字节的无符号数，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编码构成字符串值。

• 表（复合数据类型）：是由多个无符号数或者其他表作为数据项构成的复合数据类型，所有表都习惯性地“_info”结尾。表用于描述有层次关系的复合结构的数据。表是一个统称，就好比把ArrayList、LinkedList、Set都是称为集合(Collection)，但是每个集合的内部结构都是不同的，Class中有很多不同的表。如下图中cp_info类型,是表类型，但是它是一个固定结构的类型吗？不是，它好比Collection集合下的List集合，只是一类集合的统称，实际上cp_info表是14种具体表类型的统称，constant_pool_count-1指出了有多少个cp_info表，那到底是哪些具体的表，就需要具体看了。

 

四、class文件的数据项

class文件中存在以下数据项(该图表参考自《深入Java虚拟机》)：

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

 

五、魔数和版本号

　　5.1　　魔数

在class文件开头的四个字节， 存放着class文件的魔数， 这个魔数是class文件的标志，他是一个固定的值： 0XCAFEBABE 。 也就是说他是判断一个文件是不是class格式的文件的标准， 如果开头四个字节不是0XCAFEBABE， 那么就说明它不是class文件， 不能被JVM识别。

• 　　下面是一个class文件的二进制形式

 

 　　5.2　　主版本号和次版本号

 紧接着魔数的四个字节是class文件的次版本号和主版本号。 随着Java的发展， class文件的格式也会做相应的变动。 版本号标志着class文件在什么时候， 加入或改变了哪些特性。 举例来说， 不同版本的javac编译器编译的class文件， 版本号可能不同， 而不同版本的JVM能识别的class文件的版本号也可能不同， 一般情况下， 高版本的JVM能识别低版本的javac编译器编译的class文件， 而低版本的JVM不能识别高版本的javac编译器编译的class文件。 如果使用低版本的JVM执行高版本的class文件， JVM会抛出java.lang.UnsupportedClassVersionError。

•  如上图，0034为主版本号，对应的十进制数为：50，查看下面图，可知50对应的是JDK1.6，也就是说该class文件可被JDK1.6以上的虚拟机执行