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Java .class文件是什么？

發(fā)布時(shí)間：2023/12/20 java 41 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 Java .class文件是什么？小編覺得挺不錯(cuò)的,現(xiàn)在分享給大家,幫大家做個(gè)參考.

Java class文件是什么？

java class 文件是對(duì)Java程序二進(jìn)制文件格式的精確定義。每一個(gè)Java class文件都對(duì)一個(gè)Java類或者Java接口做出了全面描述。一個(gè)class文件中只能包含一個(gè)類或者接口。無論Java class文件在何種系統(tǒng)上產(chǎn)生，無論虛擬機(jī)在何種操作系統(tǒng)上運(yùn)行，對(duì)Java class文件的精確定義使得所有Java虛擬機(jī)都能夠正確地讀取和解釋所有Java class文件。

盡管class文件與java語言結(jié)構(gòu)相關(guān)，但它并不一定必須與Java程序相關(guān)。

如上圖所示:可以使用其他語言來編寫程序，然后將其編譯為class文件，或者把Java程序編譯為另一種不同的二進(jìn)制文件格式。實(shí)際上，Java class文件的形式能夠表示Java源代碼中無法表達(dá)的有效程序，然而，絕大多數(shù)Java開發(fā)者幾乎都會(huì)選擇使用class文件作為傳遞給虛擬機(jī)的首要方式。Java class文件是八位字節(jié)的二進(jìn)制流。數(shù)據(jù)項(xiàng)按順序存儲(chǔ)在class文件中，相鄰的項(xiàng)之間沒有任何間隔，這樣可以使得class文件緊湊。占據(jù)多個(gè)字節(jié)空間的想按照高位在前的順序分為幾個(gè)連續(xù)的字節(jié)存放。

和java的類可以包含多個(gè)不同的字段、方法、方法參數(shù)、局部變量等一樣，Java class文件也能夠包含許多不同大小的項(xiàng)。在class文件中，可變長度項(xiàng)的大小和長度位于其實(shí)際數(shù)據(jù)執(zhí)之前。這個(gè)特性使得class文件流可以從頭到尾被順序解析，首先讀出項(xiàng)的大小，然后讀出項(xiàng)的數(shù)據(jù)。

Class文件的內(nèi)容是什么？

Java class文件中包含了Java虛擬機(jī)所需知道的，關(guān)于類或接口的所有信息。

A class file consists of a single ClassFile structure:

ClassFile {

u4 magic;

u2 minor_version;

u2 major_version;

u2 constant_pool_count;

cp_info constant_pool[constant_pool_count-1];

u2 access_flags;

u2 this_class;

u2 super_class;

u2 interfaces_count;

u2 interfaces[interfaces_count];

u2 fields_count;

field_info fields[fields_count];

u2 methods_count;

method_info methods[methods_count];

u2 attributes_count;

attribute_info attributes[attributes_count];

}

備注：u1 a single unsigned byte?

?u2 two unsigned bytes?

?u4 four unsigned bytes?

?u8 eight unsigned bytes?

Magic Number: 0xCAFEBABE
Version of Class File Format: the minor and major versions of the class file
Constant Pool: Pool of constants for the class
Access Flags: for example whether the class is abstract, static, etc
This Class: The name of the current class
Super Class: The name of the super class
Interfaces: Any interfaces in the class
Fields: Any fields in the class
Methods: Any methods in the class
Attributes: Any attributes of the class (for example the name of the sourcefile, etc)

ClassFile表中各項(xiàng)簡介如下：

(1)?magic（魔數(shù)）

每個(gè)Java class文件的錢四個(gè)字節(jié)被稱為他的魔數(shù)（magic number）:0xCAFEBABE。魔數(shù)的做作用在于。可以輕松的分辨出Java class文件和非Java class文件，如果一個(gè)文件不是以0xCAFEBABE開頭，那它肯定不是java class文件。文件格式定義者能夠自由選擇魔數(shù)，前途是這個(gè)選中的魔數(shù)值沒有被廣泛應(yīng)用。當(dāng)java還被稱為“Oak”的時(shí)候，這個(gè)魔數(shù)就已經(jīng)確定下來了。依照Patrick Naughton（最初Java開發(fā)小組的關(guān)鍵成員）的說法：“早在Java第一次作為該語言的名字發(fā)布前，我們就尋找一些好玩的、唯一的、容易記憶的東西。選擇0xCAFEBABE只不過是一個(gè)巧合，他象征著著名的咖啡品牌Peet's Coffee中最受歡迎的baristsa(一種咖啡的名稱)，他預(yù)示著Java這個(gè)名字的出現(xiàn)”

(2)?minor_version和major_version

class文件的下面4個(gè)字節(jié)包含了主、次版本號(hào)。隨著Java技術(shù)的發(fā)展，Java class文件格式可能會(huì)加入新特性。class文件格式一旦發(fā)生變化，版本號(hào)也會(huì)隨之變化。對(duì)于Java虛擬機(jī)來說，版本號(hào)確定了特定的class文件格式，通常只有給定主版本號(hào)和一系列次版本號(hào)后，Java虛擬機(jī)才能夠讀取class文件。如果class文件的版本號(hào)超出了Java虛擬機(jī)所能處理的有效范圍，Java虛擬機(jī)將不會(huì)處理該class文件。

在Sun的JDK1.0.2發(fā)布版中，Java虛擬經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)支持從45.0（主版本號(hào)為45，次版本號(hào)為0）到45.3的class文件格式。在所有JDK1.1發(fā)布版本中虛擬機(jī)都能夠支持版本從450.到45.65535的class文件格式。在Sun的1.2版本的SDK中，虛擬機(jī)能夠支持從版本45.0到46.0的class文件格式。

。。。。。

(3)constant_pool_count和constant_pool

在class文件中，魔數(shù)和版本號(hào)后面的是常量池。在前面JVM的介紹中提到的http://boy00fly.iteye.com/blog/1095263，常量池中包含了與文件中類和接口相關(guān)的常量。常量池中存儲(chǔ)了諸如文字字符串、final變量值、類名和方法名的常量。Java虛擬機(jī)把常量池組織為入口列表的形式。在實(shí)際列表constant_pool之前，是入口在列表中的計(jì)數(shù)constant_pool_count.

常量池中的許多入口都指向其他的常量池入口，而class文件中緊隨這常量池的許多條目也會(huì)指向常量池中的入口。在整個(gè)class文件中，指示常量池入口在常量池列表中位置的整數(shù)索引都指向這些這些常量池入口。列表中的第一項(xiàng)索引值為1，第二項(xiàng)索引值為2，一次類推。盡管constant_pool列表中沒有索引值為0的入口，但缺失的這一入口也被constant_pool_count計(jì)數(shù)在內(nèi)。例如:當(dāng)constant_pool中有14項(xiàng)（索引值從1到14）時(shí)，constant_pool_count的值為15。

每個(gè)常量池入口都從一個(gè)長度為一個(gè)字節(jié)的標(biāo)志開始，這個(gè)標(biāo)志指出了列表中該位置的常量類型。一旦java虛擬機(jī)獲取并解析這個(gè)標(biāo)志，Java虛擬機(jī)就會(huì)知道標(biāo)志后的常量類型時(shí)什么。

Entry Type? Tag Value? Description

CONSTANT_Utf8? 1? A UTF-8 encoded Unicode string?

CONSTANT_Integer? ? ? ? ??3? An int literal value?

CONSTANT_Float? 4? A float literal value?

CONSTANT_Long? 5? A long literal value?

CONSTANT_Double? 6? A double literal value?

CONSTANT_Class? 7? A symbolic reference to a class or interface?

CONSTANT_String? 8 A String literal value?

CONSTANT_Fieldref? ? ? ? ? ? ? ? ??9? ? ? ? ? ??A symbolic reference to a field?

CONSTANT_Methodref? ? ? ? ?10? A symbolic reference to a method declared in a class?

CONSTANT_InterfaceMethodref? ? ? ? ?11 ?? ? ?? A symbolic reference to a method declared in an interface?

CONSTANT_NameAndType? ? ? ? ?12? Part of a symbolic reference to a field or method?

上面的每一個(gè)標(biāo)志都有一個(gè)相對(duì)應(yīng)的表，表明通過在標(biāo)志名后加上"_info"后最來產(chǎn)生。例如：對(duì)應(yīng)于CONSTANT_Class標(biāo)志的表名為CONSTANT_Class_info，表名為CONSTANT_Utf8_info的表中存儲(chǔ)著Unicode字符串的壓縮形式。對(duì)應(yīng)于各種不同的常量池入口的表，在后續(xù)章節(jié)中再闡述。

在動(dòng)態(tài)連接的Java程序中，常量池充當(dāng)了十分重要的角色。除了字面常量（或者說直接量）以外，常量池還可以容納下面幾種符號(hào)引用;

類和接口的全限定名
字段的名稱和描述符
方法的名稱和描述符

字段是類或接口的實(shí)例變量或者類變量。字段的描述符是一個(gè)指示字段的類型的字符串。

方法的描述符也是一個(gè)字符串，該字符串指示方法的返回值和參數(shù)的數(shù)量、順序和類型。

在運(yùn)行時(shí)，Java虛擬機(jī)使用常量池的全限定名、方法和字段的描述符，把當(dāng)前類或接口中的代碼與其他類或接口中的代碼連接起來。

由于class文件并不包含其內(nèi)部組件最終內(nèi)存布局的信息，因此類、字段和方法并不能被class文件中的字節(jié)碼直接引用。

java虛擬機(jī)從常量池獲得符號(hào)引用，然后再運(yùn)行時(shí)解析引用項(xiàng)的實(shí)際地址。例如，用來調(diào)用方法的字節(jié)碼指令把一個(gè)符號(hào)引用的常量池所有傳給所調(diào)用的方法。

(4)?access_flags

緊接常量池后的兩個(gè)字節(jié)稱為access_flags,他展示了文件中定義的類或接口的幾段信息。例如，訪問標(biāo)志指明文件中丁定義的是類還是接口；訪問表示還定義了在類或接口的聲明中使用了哪種修飾符；類和接口是抽象的，還是公共的；類的類型可以為final，而final類不可能是抽象的；接口不能為final類型。

(5)?this_class

接下來的兩個(gè)字節(jié)為this_class項(xiàng)，他是一個(gè)對(duì)常量池的索引。在this_class位置的常量池入口必須為CONSTANT_Class_info表。.....

(6)?super_class

在class文件中，緊接在this_class之后的是super_class項(xiàng)，他是一個(gè)兩個(gè)字節(jié)的常量池索引。在super_class位置的常量池入口是一個(gè)指向該類超類全限定名CONSTANT_Class_info.

(7)?interface_count和interface

緊接著super_class的是interface_count。此項(xiàng)的含義為：在文件中由該類直接實(shí)現(xiàn)或者由接口擴(kuò)展的父接口的數(shù)量。在這個(gè)計(jì)數(shù)的后面，是名為interface的數(shù)組，他包含了對(duì)每個(gè)由該類或者接口直接實(shí)現(xiàn)的父接口的常量池索引。

(8)?fields_count和fields

緊接在interfaces后面的是對(duì)在該類或接口中所聲明的字段的描述。首先是名為fields_count的計(jì)數(shù)，他是類變量和實(shí)例變量的字段的數(shù)量總和。

在這個(gè)技術(shù)后面的是不同長度的field_info表的序列。

field的結(jié)構(gòu)具有以下格式：

field_info {

u2 access_flags;

u2 name_index;

u2 descriptor_index;

u2 attributes_count;

attribute_info attributes[attributes_count];

}

(9)?methods_count和methods

緊接在fields后面的是對(duì)在該類或接口中所聲明的方法的描述。

method的結(jié)構(gòu)具有以下格式：

method_info {

u2 access_flags;

u2 name_index;

u2 descriptor_index;

u2 attributes_count;

attribute_info attributes[attributes_count];

}

(10)?attributes_count和attributes

class文件中最后的部分是屬性（attribute），他給出了在該文件中類或接口鎖定義的屬性的基本信息。

attribute的結(jié)構(gòu)具有以下格式：

attribute_info {

u2 attribute_name_index;

u4 attribute_length;

u1 info[attribute_length];

}

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Java .class文件是什么？的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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