前言:
通过了解字节码文件可以帮助我们更容易的理解JVM的工作原理,所以接下来,我们来介绍一下字节码文件。
目录
正确的打开字节码文件
字节码文件想要正确打开需要使用工具,它保存的是源码编译之后的结果是二进制,如果直接打开我们是看不懂的,推荐jclasslib我们可以直接在idea中安装
通过View下划红线位置打开
打开之后我们就可以清晰的看见字节码文件的组成。现在我们来具体的介绍一下这些信息。
字节码文件组成
1. 魔数(Magic Number)
位置:文件起始的4字节(
0xCAFEBABE
)。作用:标识这是一个合法的
.class
文件(JVM加载时会首先验证此值)。
在一般信息我们是看不见它的,但是在每个java字节码文件中都会有它,没有它就不能叫java字节码文件。
2. 版本号(Version Information)
组成:
次版本号(Minor Version):2字节(通常为
0
)。主版本号(Major Version):2字节(例如jdk8为
52
,jdk11为55
)。
作用:JVM据此判断是否兼容该字节码文件。
我们可以通过主版本号-44得到jdk版本,(例如jdk8为52
,jdk11为55
)。
3. 常量池(Constant Pool)
核心地位:字节码中占比最大的部分,存储所有字面量和符号引用。
结构:
常量池计数器(Constant Pool Count):2字节,表示常量数量(实际数量 = 计数值 - 1)。
常量池表(Constant Pool Entries):每个条目结构不同,类型由1字节的
tag
标识。
常量池可以避免我们的内容重复,节省空间。
4. 访问标志(Access Flags)
位置:常量池之后的2字节。
作用:描述类/接口的访问属性(如
public
、final
、abstract
等)。常见标志位:
ACC_PUBLIC
(0x0001)ACC_FINAL
(0x0010)ACC_INTERFACE
(0x0200)ACC_ENUM
(0x4000)
5. 类/父类/接口信息
当前类索引(This Class):2字节,指向常量池中
CONSTANT_Class
条目。父类索引(Super Class):2字节(
0
表示继承java.lang.Object
)。接口表(Interfaces):
接口计数器(2字节)
接口索引集合(每个索引2字节,指向常量池)。
6. 字段表(Fields)
组成:
字段计数器(2字节)
字段详细信息表(每个字段包含访问标志、名称索引、描述符索引等)。
描述符(Descriptor):描述字段类型(如
I
表示int
,Ljava/lang/String;
表示字符串)。
7. 方法表(Methods)
结构:
方法计数器(2字节)
方法详细信息表(每个方法包含访问标志、名称索引、描述符索引等)。
关键属性:每个方法内嵌一个
Code
属性(见下文),存储实际字节码指令。
8. 属性表(Attributes)
通用结构:
属性计数器(2字节)
属性信息集合(每个属性包含名称索引、长度、自定义数据)。
核心属性类型:
Code
属性:存储方法的字节码指令、操作数栈深度、局部变量表等。LineNumberTable
:映射字节码偏移量到源代码行号(调试用)。SourceFile
:源文件名(如HelloWorld.java
)。Exceptions
:方法声明的受检异常。Synthetic
:标记编译器生成的成员。
关键特点
紧凑性:所有数据以无符号数(
u1
/u2
/u4
)紧凑存储。符号引用:类/方法/字段名均以常量池索引形式存在。
可扩展性:通过属性表支持自定义扩展(如注解信息存储在
RuntimeVisibleAnnotations
属性中)。
阅读字节码文件
0 iconst_0 // 将int类型常量0压入操作数栈顶
1 istore_1 // 将操作数栈顶的int类型数值(0)存入第二个局部变量槽中(局部变量索引1)
2 iload_1 // 从局部变量表中加载索引为1的int类型值到操作数栈顶
3 iinc 1 by 1 // 将局部变量表中索引为1的int类型变量增加1
6 istore_1 // 将操作数栈顶的int类型数值(经过iinc后的值)存入第二个局部变量槽中(局部变量索引1)
7 getstatic #2 <java/lang/System.out : Ljava/io/PrintStream;> // 获取类java.lang.System的静态字段out的值,即PrintStream对象,并压入操作数栈顶
10 iload_1 // 从局部变量表中加载索引为1的int类型值到操作数栈顶
11 invokevirtual #3 <java/io/PrintStream.println : (I)V> // 调用PrintStream对象的println方法打印int值
14 return // 从当前方法返回
我们来看看它的源代码。
所以这个时候i的值就是0,可以跟着注释一步步走你就能清楚了。
0 iconst_0
1 istore_1
2 iinc 1 by 1
5 iload_1
6 istore_1
7 getstatic #2 <java/lang/System.out : Ljava/io/PrintStream;>
10 iload_1
11 invokevirtual #3 <java/io/PrintStream.println : (I)V>
14 return
它的源码
可以看见两个代码的字节码指令的iinc 1 by 1和iload_1的位置不同,也就是我们常说的,i++先赋值在自增,而++i是先自增在赋值。所以两个代码的值分别是0和1
总结
希望通过这篇文章,可以让你对字节码文件的认识更加清晰,通过学习字节码文件我们也算是接触到了更加深层次的代码学习,可以让我们从最底层的逻辑来学习代码的执行。感谢你的阅读,你的阅读和点赞是我最大动力。