目錄

1.概述

?2.字節(jié)碼文件構(gòu)成

2.1.魔數(shù)

2.2.版本號

2.3.常量池

2.4.訪問標(biāo)志?

2.5.索引

2.6.字段表

2.7.方法表

3.字節(jié)碼指令

3.1.概述

3.2.指令分類

3.2.1.加載存儲指令

3.2.2.運(yùn)算指令

3.2.3.其他指令

3.3.完整指令工作流程

4.字節(jié)碼保護(hù)

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1.概述

以往的編程語言是直接編譯為計算機(jī)可識別并直接執(zhí)行的機(jī)器碼，但不同平臺（機(jī)器）的指令集不同，編譯出來的機(jī)器碼不同，一個平臺編譯出來的機(jī)器碼在另一個平臺上可能無法正常運(yùn)行。JAVA為了實(shí)現(xiàn)“write once run anywhere”的效果，先將JAVA代碼編譯為平臺無關(guān)的.class文件（字節(jié)碼文件），不論什么平臺編譯出來的字節(jié)碼都是一樣的，然后用適配不同平臺的JVM來加載字節(jié)碼文件，將字節(jié)碼文件翻譯給對應(yīng)平臺來執(zhí)行。

字節(jié)碼文件是個二進(jìn)制文件，由JVM定義字節(jié)碼文件的規(guī)范，任何滿足這種規(guī)范的class文件都會被JVM加載運(yùn)行。字節(jié)碼規(guī)范規(guī)定字節(jié)碼應(yīng)該具有以下基本結(jié)構(gòu)：

?2.字節(jié)碼文件構(gòu)成

2.1.魔數(shù)

字節(jié)碼的前4個字節(jié)是魔數(shù)，所有字節(jié)碼文件的魔數(shù)是固定的，4個byte合起來是cafebabe，用來標(biāo)識該文件是JAVA的class文件。

2.2.版本號

字節(jié)碼中記錄編譯使用的JDK版本，字節(jié)碼的第5、6位表示次版本號，第7、8位表示主版本號：

查表可以得，示例中的版本號為JDK12。

2.3.常量池

常量池存放兩大類常量：

• 字面量，如文本字符串、fnal的常量值等
• 符號引用，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

字節(jié)碼中存放有常量池，使用java -verbose命令可以反編譯得到常量池信息。

2.4.訪問標(biāo)志?

常量池結(jié)束后的兩個字節(jié)，描述了該Class是類還是接口，以及是否被public、abstart、final等修飾符修飾。

2.5.索引

字節(jié)碼文件中的索引分為三類：

• 類索引
• 父類索引
• 接口索引集合

類索引：

訪問標(biāo)志后的兩個字節(jié)，描述的是當(dāng)前類的全限定名，這兩個字節(jié)保存的值為常量池中的索引值，根據(jù)索引值就能在常量池中找到這個類的全限定名

父類索引：

當(dāng)前類名后的兩個字節(jié)描述父類的全限定名，同上，保存的也是常量池中的索引值。

接口索引集合：

父類名稱后為兩字節(jié)的接口計數(shù)器，描述了該類或父類實(shí)現(xiàn)的接口數(shù)量。緊接著的n個字節(jié)是所有接口名稱的字符串常量的索引值。

2.6.字段表

用來記錄成員變量，分為兩部分：

• 計數(shù)器，記錄成員變量的個數(shù)。
• 數(shù)據(jù)區(qū)，記錄變量的具體內(nèi)容。

2.7.方法表

記錄方法，分為兩部分：

• 計數(shù)器，記錄方法的個數(shù)
• ?數(shù)據(jù)區(qū)，記錄方法的具體內(nèi)容

屬性列表中記錄了方法的具體內(nèi)容：

• Code，源代碼對應(yīng)的]VM指令操作碼
• LineNumberTable，行號表，將Code區(qū)的操作碼和源代碼中的行號對應(yīng)

3.字節(jié)碼指令

3.1.概述

字節(jié)碼指令在棧里面的每個棧幀中操作局部變量表進(jìn)行對操作數(shù)棧的壓棧出棧，從而完成方法中編寫的一系列內(nèi)容，變量表是“菜籃”；操作數(shù)棧是“砧板”。?

3.2.指令分類

3.2.1.加載存儲指令

用于變量對于操作數(shù)棧的壓棧、出棧。

• 用于將數(shù)據(jù)在棧幀中的局部變量表和操作數(shù)棧之間來回傳輸
• 將一個局部變量加載到操作棧: iload、lload、fload、dload、aload等
• 將一個數(shù)值從操作數(shù)棧存儲到局部變量表: istore、Istore、fstore、dstore、astore等
• 將一個常量加載到操作數(shù)棧: bipush、sipush、ldc、ldc_w、ldc2 w、aconst null、iconst m1等

3.2.2.運(yùn)算指令

用于進(jìn)行運(yùn)算的指令。

• ?iadd、isub、imul、idiv等類型轉(zhuǎn)換指令
• i2b、i2l、i2s等對象/數(shù)組創(chuàng)建與訪問指令
• new、newarray、getfield等操作數(shù)棧管理指令
• pop、dup等

3.2.3.其他指令

• ?lfeq、goto等方法調(diào)用和返回指令
• ?invokevirtual、ireturn等異常處理指令
• athrow同步控制指令
• ?monitorenter、monitorexit

3.3.完整指令工作流程

以下面代碼為例展示一個完整的指令工作流程：

public class Sum {private int base = 10;public long add(int toAdd){this .base += toAdd;return this.base;}
}

反編譯查看源碼：

?

整體步驟如下：

• aload 0 將索引為0的局部變量壓棧
• dup 復(fù)制棧頂值并壓棧
• getfeld 取出棧頂對象引用，獲取其成員變量并壓棧
• iload_1 將索引為1 int型局部變量壓棧
• iacd 取出棧頂兩個int型值相加，結(jié)來壓棧
• puteld 將棧頂兩個元素取出 (值和對象引用) ，將值賦給該對象宇段
• i2l 將棧頂int型值取出轉(zhuǎn)為long型壓棧lreturn 將棧頂long型元素取出返回

4.字節(jié)碼保護(hù)

防止字節(jié)碼文件被反編譯為.java文件，一般有兩種手段：

• 字節(jié)碼保護(hù)
• 字節(jié)碼混淆

字節(jié)碼保護(hù)：

對字節(jié)碼進(jìn)行加密使其不再遵循JVM的規(guī)范，JVM加載之前先解密。

字節(jié)碼混淆：

被混淆代碼依然遵循JVM制定的規(guī)范，變量命名和程序流程上進(jìn)行等效替換，使得程序的可讀性變差，使得代碼難以被理解和重用，達(dá)到保護(hù)代碼的效果。

常用的字節(jié)碼混淆器：ProGuard

下載地址：https://www.guardsquare.com/en/products/proguard