文章目錄

• 一、字節碼文件 與 JVM
• 二、字節碼文件示例
• 三、字節碼文件二進制結構分析
• • 1、魔數
  • 2、次版本號
  • 3、主版本號
  • 4、常量池個數

一、字節碼文件 與 JVM

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Java 源碼編譯成 Class 字節碼 ;

Java 虛擬機 可以被認為是一個 解釋器 , 解釋編譯后的 Class 字節碼文件 , 最后在不同的操作系統中運行 ;

Android 虛擬機 不是 Java 規范的 虛擬機 , 有一些根據嵌入式設備進行的定制的實現 ;

Class 字節碼 本質上就是 二進制數據 , 運行時 , 會被 類加載器 加載到 Java 虛擬機內存的 方法區 中 ; 同時 創建 Class 對象 ;
( Java 虛擬機內存分為 : 堆區 , 方法區 , 棧 , 本地方法棧 , 程序計數器 )

由于要將 Class 字節碼文件 加載到 JVM 內存的 方法區 中 , 要占用一定的內存空間 , 這里要求 Class 字節碼文件 , 越小越好 ;

二、字節碼文件示例

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Java 源代碼如下 :

public class Student {private String name;public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;} }

使用 javac 命令將 Student.java 源碼編譯成 Student.class字節碼文件 :

javac Student.java

字節碼文件二進制數據分析 :

使用二進制查看工具查看 Student.class 字節碼文件 , 這些二進制數值對應的就是 JVM 指令 ;

CA FE BA BE 00 00 00 34 00 15 0A 00 04 00 11 09 00 03 00 12 07 00 13 07 00 14 01 00 04 6E 61 6D 65 01 00 12 4C 6A 61 76 61 2F 6C 61 6E 67 2F 53 74 72 69 6E 67 3B 01 00 06 3C 69 6E 69 74 3E 01 00 03 28 29 56 01 00 04 43 6F 64 65 01 00 0F 4C 69 6E 65 4E 75 6D 62 65 72 54 61 62 6C 65 01 00 07 67 65 74 4E 61 6D 65 01 00 14 28 29 4C 6A 61 76 61 2F 6C 61 6E 67 2F 53 74 72 69 6E 67 3B 01 00 07 73 65 74 4E 61 6D 65 01 00 15 28 4C 6A 61 76 61 2F 6C 61 6E 67 2F 53 74 72 69 6E 67 3B 29 56 01 00 0A 53 6F 75 72 63 65 46 69 6C 65 01 00 0C 53 74 75 64 65 6E 74 2E 6A 61 76 61 0C 00 07 00 08 0C 00 05 00 06 01 00 07 53 74 75 64 65 6E 74 01 00 10 6A 61 76 61 2F 6C 61 6E 67 2F 4F 62 6A 65 63 74 00 21 00 03 00 04 00 00 00 01 00 02 00 05 00 06 00 00 00 03 00 01 00 07 00 08 00 01 00 09 00 00 00 1D 00 01 00 01 00 00 00 05 2A B7 00 01 B1 00 00 00 01 00 0A 00 00 00 06 00 01 00 00 00 01 00 01 00 0B 00 0C 00 01 00 09 00 00 00 1D 00 01 00 01 00 00 00 05 2A B4 00 02 B0 00 00 00 01 00 0A 00 00 00 06 00 01 00 00 00 05 00 01 00 0D 00 0E 00 01 00 09 00 00 00 22 00 02 00 02 00 00 00 06 2A 2B B5 00 02 B1 00 00 00 01 00 0A 00 00 00 0A 00 02 00 00 00 09 00 05 00 0A 00 01 00 0F 00 00 00 02 00 10

使用

javap -v Student.class

命令 , 生成上述字節碼文件的 附加信息 ;

命令行輸出 :

D:\jvm>javap -v Student.class Classfile /D:/jvm/Student.classLast modified 2021-9-4; size 392 bytesMD5 checksum 8b9bb897bb8cf2a8addf04be5b7b915fCompiled from "Student.java" public class Studentminor version: 0major version: 52flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER Constant pool:#1 = Methodref #4.#17 // java/lang/Object."<init>":()V#2 = Fieldref #3.#18 // Student.name:Ljava/lang/String;#3 = Class #19 // Student#4 = Class #20 // java/lang/Object#5 = Utf8 name#6 = Utf8 Ljava/lang/String;#7 = Utf8 <init>#8 = Utf8 ()V#9 = Utf8 Code#10 = Utf8 LineNumberTable#11 = Utf8 getName#12 = Utf8 ()Ljava/lang/String;#13 = Utf8 setName#14 = Utf8 (Ljava/lang/String;)V#15 = Utf8 SourceFile#16 = Utf8 Student.java#17 = NameAndType #7:#8 // "<init>":()V#18 = NameAndType #5:#6 // name:Ljava/lang/String;#19 = Utf8 Student#20 = Utf8 java/lang/Object {public Student();descriptor: ()Vflags: ACC_PUBLICCode:stack=1, locals=1, args_size=10: aload_01: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."<init>":()V4: returnLineNumberTable:line 1: 0public java.lang.String getName();descriptor: ()Ljava/lang/String;flags: ACC_PUBLICCode:stack=1, locals=1, args_size=10: aload_01: getfield #2 // Field name:Ljava/lang/String;4: areturnLineNumberTable:line 5: 0public void setName(java.lang.String);descriptor: (Ljava/lang/String;)Vflags: ACC_PUBLICCode:stack=2, locals=2, args_size=20: aload_01: aload_12: putfield #2 // Field name:Ljava/lang/String;5: returnLineNumberTable:line 9: 0line 10: 5 } SourceFile: "Student.java"

下面開始逐個字節解析上述字節碼文件 ;

三、字節碼文件二進制結構分析

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分析字節碼二進制文件時 , 可以參考 javap -v Student.class 命令輸出的字節碼附加信息進行理解 ;

1、魔數

magic ( 魔數 ) : $4$ 字節 , CA FE BA BE , 所有的 Class 字節碼都是以 CafeBabe 信息開頭的 ;

2、次版本號

minor_version ( 次版本號 ) : $2$ 字節 , 00 00 , 次版本號是 $0$ ; 對應字節碼附加信息中的 minor version: 0 ;

3、主版本號

major_version ( 主版本號 ) : $2$ 字節 , 00 34 , 主版本號是 $52$ ; 對應字節碼附加信息中的 major version: 52 ;

• 這個主版本號 $52$ 對應 JDK 版本的 $1.8$ 版本 ;
• $51$ 對應 $1.7$ ;
• $53$ 對應 $1.9$ ;
• $45$ 對應 $1.0$ ;

4、常量池個數

constant_pool_count ( 常量池個數 ) : $2$ 字節 , 00 15 , 常量池個數是 $21$ 個 ; 由于 JVM 占用了默認的常量池 #0 , 因此實際上的常量個數是 $21?1$ 個 , 需要對這個數減一處理 ;

字節碼附加信息中 常量池參考 , 有 $20$ 個常量池 ; #0 常量池 , 被 JVM 占用了 , 代表了一個空引用 , 不指向任何位置 ;

Constant pool:#1 = Methodref #4.#17 // java/lang/Object."<init>":()V#2 = Fieldref #3.#18 // Student.name:Ljava/lang/String;#3 = Class #19 // Student#4 = Class #20 // java/lang/Object#5 = Utf8 name#6 = Utf8 Ljava/lang/String;#7 = Utf8 <init>#8 = Utf8 ()V#9 = Utf8 Code#10 = Utf8 LineNumberTable#11 = Utf8 getName#12 = Utf8 ()Ljava/lang/String;#13 = Utf8 setName#14 = Utf8 (Ljava/lang/String;)V#15 = Utf8 SourceFile#16 = Utf8 Student.java#17 = NameAndType #7:#8 // "<init>":()V#18 = NameAndType #5:#6 // name:Ljava/lang/String;#19 = Utf8 Student#20 = Utf8 java/lang/Object

總結

以上是生活随笔為你收集整理的【Java 虚拟机原理】Class 字节码二进制文件分析 一 ( 字节码文件附加信息 | 魔数 | 次版本号 | 主版本号 | 常量池个数 )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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