一、平臺無關性：

????????Java的無關性的實現，是由Java源代碼編譯后生成的字節碼class文件和Java虛擬機實現的。無關性包括：平臺無關性以及語言無關性。

????（1）平臺無關性，是指java代碼可以運行在不同操作系統的虛擬機上面，因為不同的操作系統都有各自的Java虛擬機，從而實現程序的“一次編寫，到處運行”。

????（2）語言無關性是指Java虛擬機能運行除Java以外的代碼，JVM執行的是class文件，也就是JVM只認識class文件，它并不關心Class文件的來源是什么語言，只要它符合一定的結構，就可以在Java中運行。

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二、類文件結構：

class文件是Java虛擬機執行引擎的數據入口，是一組以8位字節為基礎單位的二進制流，存儲的內容幾乎都是程序運行的必要數據。

class文件的數據存儲結構中只有兩種數據類型：無符號數和表。class文件中的數據項，都被嚴格限定的，每個字節代表的含義，長度，先后順序等都不允許改變。

（1）無符號數屬于基本數據類型，以u1、u2、u4、u8來分別代表1、2、4、8個字節的無符號數。

（2）表是由多個無符號數或其他表作為數據項構成的復合數據類型。

class類文件的結構：

????1.?魔數

????2.?文件版本信息

????3.?常量池

????4.?訪問標志

????5.?類索引、父類索引、接口索引集合

????6.?字段表集合

????7.?方法表集合

????8.?屬性表集合

1、魔數：

????????每個Class文件的頭4個字節稱為魔數（magic），它的唯一作用是判斷該文件是否為一個能被虛擬機接受的Class文件。它的值固定為0xCAFEBABE。

2、文件版本信息：

????????緊接著magic的4個字節存儲的是Class文件的次版本號和主版本號，高版本的JDK能向下兼容低版本的Class文件，但不能運行更高版本的Class文件，即使該版本沒有用到高版本JDK的特性。

3、常量池：

????????緊接著版本號之后的就是常量池入口，它是class文件中的資源倉庫。它是Class文件中與其他項目關聯最多的數據類型，也是占用Class文件空間最大的數據項目之一。常量池中主要存放兩大類常量：字面量和符號引用。

????????字面量比較接近于Java層面的常量概念，如文本字符串、被聲明為final的常量值等。

????????而符號引用總結起來則包括了下面三類常量：

?????????（1）類和接口的全限定名

?????????（2）字段的名稱和描述符

?????????（3）方法的名稱和描述符

4、訪問標志：

????????在常量池結束之后，緊接著的2個字節代表訪問標志（access_flag），這個標志用于識別一些類或接口層次的訪問信息，包括：這個Class是類還是接口，是否定義為public類型，abstract類型，如果是類的話，是否聲明為final，等。

5、類索引、父類索引、接口索引集合：

????????Class文件中由這三項數據來確定這個類的繼承關系。類索引、父類索引和接口索引集合都按照順序排列在訪問標志之后。類索引用于確定這個類的全限定名，父類索引用于確定這個類的父類的全限定名。接口索引集合就用來描述這個類實現了哪些接口。

6、字段表集合：

????????字段表（field_info）用于描述接口或類中聲明的變量。字段包括了類級變量或實例級變量，但不包括在方法內聲明的變量。可以包括的信息有：字段的作用域、是實例變量還是類變量、可變性、并發可見性、可否被序列化、字段數據類型、字段名稱。但是，字段的名字、數據類型、修飾符等都是無法固定的，只能引用常量池中的常量來描述。

????????字段表集合中不會列出從父類或接口中繼承而來的字段，但有可能列出原本Java代碼中不存在的字段。比如在內部類中為了保持對外部類的訪問性，會自動添加指向外部類實例的字段。

7、方法表集合：

????????方法表（method_info）的結構與字段表的結構相同。方法里的Java代碼，經過編譯器編譯成字節碼指令后，存放在方法屬性表集合中一個名為“Code”的屬性里。

????????與字段表集合相對應，如果父類方法在子類中沒有被覆寫，方法表集合中就不會出現來自父類的方法信息。但同樣，有可能會出現由編譯器自動添加的方法，最典型的便是類構造器“<clinit>”方法和實例構造器“<init>”方法。

????????重載一個方法需要有相同的簡單名稱和不同的特征簽名。JVM的特征簽名和Java的特征簽名有所不同：?

????????（1）Java特征簽名：方法參數在常量池中的字段符號引用的集合

????????（2）JVM特征簽名：方法參數＋返回值

8、屬性表集合：

????????屬性表（attribute_info），在Class文件、字段表、方法表中都可以攜帶自己的屬性表集合，以用于描述某些場景專有的信息。

（1）Code屬性：

????????Java程序方法體中的代碼講過Javac編譯后，生成的字節碼指令便會存儲在Code屬性中，但并非所有的方法表都必須存在這個屬性，比如接口或抽象類中的方法就不存在Code屬性。

????????Code屬性是Class文件中最重要的一個屬性，如果把一個Java程序中的信息分為代碼和元數據兩部分，那么在整個Class文件里，Code屬性用于描述代碼，所有的其他數據項目都用于描述元數據。

（2）Exception屬性：

????????這里的Exception屬性的作用是列舉出方法中可能拋出的受查異常，也就是方法描述時在throws關鍵字后面列舉的異常。

（3）LineNumberTable屬性：

????????它用于描述Java源碼行號與字節碼行號之間的對應關系。

（4）LocalVariableTable屬性：

????????它用于描述棧幀中局部變量表中的變量與Java源碼中定義的變量之間的對應關系。

（5）SourceFile屬性：

????????它用于記錄生成這個Class文件的源碼文件名稱。

（6）ConstantValue屬性：

????????ConstantValue屬性的作用是通知虛擬機自動為靜態變量賦值，只有被static修飾的變量才可以使用這項屬性。

????????在Java中，對非static類型的變量（也就是實例變量）的賦值是在實例構造器<init>方法中進行的；而對于類變量（static變量），則有兩種方式可以選擇：在類構造其中賦值，或使用ConstantValue屬性賦值。

????????如果同時使用final和static修飾一個變量（即全局常量），并且這個變量的數據類型是基本類型或String的話，就生成ConstantValue屬性來進行初始化，如果該變量沒有被final修飾，或者并非基本類型及字符串，則選擇在<clinit>方法中進行初始化。

（7）InnerClasses屬性：

????????該屬性用于記錄內部類與宿主類之間的關聯。如果一個類中定義了內部類，那么編譯器將會為它及它所包含的內部類生成InnerClasses屬性。

（8）Deprecated屬性：

????????Deprecated該屬性用于表示某個類、字段和方法，已經被程序作者定為不再推薦使用，它可以通過在代碼中使用@Deprecated注釋進行設置。

（9）Synthetic屬性：

????????該屬性代表此字段或方法并不是Java源代碼直接生成的，而是由編譯器自行添加的，如this字段和實例構造器、類構造器等。

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的Java虚拟机：class类文件结构的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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