Class文件解析 Class文件解析

Class文件结构整体结构

ClassFile { u4magic; u2minor_version; u2major_version; u2constant_pool_count; cp_infoconstant_pool[constant_pool_count-1]; u2access_flags; u2this_class; u2super_class; u2interfaces_count; u2interfaces[interfaces_count]; u2fields_count; field_infofields[fields_count]; u2methods_count; method_infomethods[methods_count]; u2attributes_count; attribute_info attributes[attributes_count]; }

从结构上看可以分为几大块文件头、常量池、接口、字段、函数、属性
文件头

u4magic; //固定值 0xCAFEBABE u2minor_version; u2major_version; u2access_flags; //访问修饰 u2this_class; //类名常量池下标 u2super_class; //父类名常量池下标如果是0 就是java/lang/Object;

我把这几个描述了类基本信息的字段称为文件头major_version.minor_version表示该class文件的版本号,由编译器版本决定，然而不同版本的虚拟机只会支持一定版本范围内的class文件，如果不在则会拒绝解析。例如 openJDK中的实现

// Check version numbers - we check this even with verifier off if (!is_supported_version(major_version, minor_version)) { if (name == NULL) { Exceptions::fthrow( THREAD_AND_LOCATION, vmSymbols::java_lang_UnsupportedClassVersionError(), "Unsupported major.minor version %u.%u", major_version, minor_version); }

常量池常量池包含了class文件中使用到的例如函数标识/类型信息/字符串等等，运行时加载到内存中形成运行时常量池
常量项中文件中使用变长结构描述

cp_info { u1 tag; //表示常量的类型 u1 info[]; //具体常量的内容结构不同类型常量有不同的结构 }/*常量类型*/ Constant TypeValue CONSTANT_Class7 CONSTANT_Fieldref9 CONSTANT_Methodref10 CONSTANT_InterfaceMethodref 11 CONSTANT_String 8 CONSTANT_Integer3 CONSTANT_Float4 CONSTANT_Long5 CONSTANT_Double 6 CONSTANT_NameAndType12 CONSTANT_Utf81 CONSTANT_MethodHandle15 CONSTANT_MethodType 16 CONSTANT_InvokeDynamic18

例如：Utf8_info常量,更多的可以查看规范

CONSTANT_Utf8_info { u1 tag; u2 length; //字符串长度 u1 bytes[length]; //字符串数据（utf-8编码） }

【Class文件解析】解析常量池的时候要注意：常量池长度为 constant_pool_count -1 但是下标从1开始
属性表

attribute_info { u2 attribute_name_index; u4 attribute_length; u1 info[attribute_length]; }

属性项可以包含在class、method、field、code中，作为具体信息项
在class中可以描述文件信息，在method中可以描述字节码内容，函数栈信息，在code中可以描述行号等所以attribute_info同样是具备不同类型的变长结构。但是attribute_info并没有tag这样的专门标记去标识类型，而是使用名字attribute_name。

//一部分Attribute Name AttributeSection class fileJava SE ConstantValue§4.7.245.31.0.2 Code§4.7.345.31.0.2 StackMapTable§4.7.450.06 Exceptions§4.7.545.31.0.2 InnerClasses§4.7.645.31.1 //.......

Code_attribute结构

Code_attribute { u2 attribute_name_index; u4 attribute_length; u2 max_stack; //最大栈深度 u2 max_locals; //局部变量数量 u4 code_length; //字节码内容长度 u1 code[code_length]; //字节码内容 u2 exception_table_length; //异常处理表由try,catch/finaly 产生 {u2 start_pc; u2 end_pc; u2 handler_pc; u2 catch_type; } exception_table[exception_table_length]; u2 attributes_count; attribute_info attributes[attributes_count]; }

函数表/字段表

method_info { u2access_flags; u2name_index; u2descriptor_index; u2attributes_count; //一定会包含一个code属性项 attribute_info attributes[attributes_count]; }field_info { u2access_flags; u2name_index; u2descriptor_index; u2attributes_count; attribute_info attributes[attributes_count]; }

可以看到函数/字段中的内容具体有属性来描述
字节码解析对于class文件解析，我们最关心的可能就两个常量池和字节码
一条字节码由操作码，操作数组成,不同的字节码操作数的长度/表示意义可能不一样，对着规范翻译就好
例如invokevirtual字节码就是 0xb6 u2 2字节的操作数在运行时指向的是一个instance method ref
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