GitHub - Omooo/Android-Notes: ???這有一包小魚干，確定不要吃嘛？( 逃

深入理解Android：Java虛擬機ART 讀書筆記 以下內(nèi)容均來自書中內(nèi)容 建議看原書哦

第2章 深入理解Class文件格式

2.1 class文件總覽

Class文件格式全貌 u4：表示這個域長度為4個字節(jié)，內(nèi)容為無符號整數(shù) u2：表示這個域長度為2個字節(jié)，內(nèi)容為無符號整數(shù)

Class文件前8個字節(jié)依次是magic（4個字節(jié)長，取值必須是0xCAFEBABE）、minor_version（2個字節(jié)長，表示該class文件版本的小版本信息）和major_verion（2個字節(jié)長，表示該class文件版本的大版本信息）。

constant_pool_count表示常量池數(shù)組中元素的個數(shù)，而constant_pool是一個存儲cp_info信息（cp為constant pool縮寫，譯為常量池）的數(shù)組。每一個Class文件都包含一個常量池。常量池在代碼中對應(yīng)為一個數(shù)組，其元素的類型就是cp_info。注意，cp數(shù)組的索引從1開始。

access_flags：標(biāo)明該類的訪問權(quán)限，比如public、private之類的信息。

this_class和super_class：存儲的是指向常量池數(shù)組元素的索引。通過這兩個索引和常量池對應(yīng)元素的內(nèi)容，我們可以知道本類和父類的類名（只是類名，不包含包名。類名最終用字符串描述）。

interfaces_count和interfaces：這兩個成員表示該類實現(xiàn)了多少個接口以及接口類的類名。和this_class一樣，這兩個成員也只是常量池數(shù)組里的索引號。真正的信息需要通過解析常量池的內(nèi)容才能得到。

fields_count和fields：該類包含了成員變量的數(shù)量和它們的信息。成員變量信息由field_info結(jié)構(gòu)體表示。

methods_count和methods：該類包含了成員函數(shù)的數(shù)量和它們的信息。成員函數(shù)信息由method_info結(jié)構(gòu)體表示。

attributes_count和attributes：該類包含的屬性信息。

2.2 常量池及相關(guān)內(nèi)容

常量池的英文叫Constant Pool，對應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)偽代碼就是一個類型為cp_info的數(shù)組。每一個cp_info對象存儲了一個常量項。cp_info對應(yīng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的偽代碼如下所示。

CONSTANT_String和CONSTANT_Utf8的區(qū)別

CONSTANT_Utf8：該常量項真正存儲了字符串的內(nèi)容。以后我們將看到此類型常量項對應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中有一個字節(jié)數(shù)組，字符串就存儲在這個字節(jié)數(shù)組中。

CONSTANT_String：代表了一個字符串，但是它本身不包含字符串的內(nèi)容，而僅僅包含一個指向類型為CONSTANT_Utf8常量項的索引。

信息描述規(guī)則：

原始數(shù)據(jù)類型對應(yīng)的字符串描述為"B""C""D""F""I""J""S""Z"，它們分別對應(yīng)的Java類型為byte、char、double、float、int、long、short、boolean。

引用數(shù)據(jù)類型的格式為"LClassName；"。此處的ClassName為對應(yīng)類的全路徑名，比如上例中的"Ljava/lang/String；"。全路徑名的“.”號由“/”替代，并且最后必須帶分號。

數(shù)組也是一種引用類型，數(shù)組用"[其他類型的描述名"來表示，比如一個int數(shù)組的描述為"[I"，一個字符串?dāng)?shù)組的描述為"[Ljava/lang/String；"，一個二維int數(shù)組的描述為"[[I"

https://github.com/Omooo/Android-Notes/blob/master/blogs/JVM/%E6%B7%B1%E5%85%A5%E7%90%86%E8%A7%A3%20Class%20%E6%96%87%E4%BB%B6%E6%A0%BC%E5%BC%8F/%E5%B8%B8%E9%87%8F%E6%B1%A0%E5%8F%8A%E7%9B%B8%E5%85%B3%E5%86%85%E5%AE%B9.md

javap-verbose class文件名 查看Class代碼

2.5 屬性介紹

attribute_info { u2 attribute_name_index; // 屬性名稱，指向常量池中Utf8常量項的索引 u4 attribute_length; // 該屬性具體內(nèi)容的長度，即下面info數(shù)組的長度 u1 info[attribute_length]; // 屬性具體內(nèi)容 }

和常量池類型不一樣的是，屬性是由其名稱來區(qū)別的，即attribute_info中的attribute_name_index，所指向的Utf8字符串。

虛擬機在解析Class文件的時候是需要校驗很多內(nèi)容的，比如abstract的函數(shù)或native的函數(shù)就不能攜帶"Code"屬性。

Code屬性：

attribute_name_index指向內(nèi)容為"Code"的Utf8_info常量項。attribute_length表示接下來內(nèi)容的長度。

max_stack：JVM執(zhí)行一個指令的時候，該指令的操作數(shù)存儲在一個名叫“操作數(shù)棧（operandstack）”的地方，每一個操作數(shù)占用一個或兩個（long、double類型的操作數(shù)）棧項。stack就是一塊只能進行先入后出的內(nèi)存。max_stack用于說明這個函數(shù)在執(zhí)行過程中，需要最深多少?？臻g（也就是多少棧項）。max_locals表示該函數(shù)包括最多幾個局部變量。注意，max_stack和max_locals都和JVM如何執(zhí)行一個函數(shù)有關(guān)。根據(jù)JVM官方規(guī)范，每一個函數(shù)執(zhí)行的時候都會分配一個操作數(shù)棧和局部變量數(shù)組。所以Code_attribute需要包含這些內(nèi)容，這樣JVM在執(zhí)行函數(shù)前就可以分配相應(yīng)的空間。

code_length和code：函數(shù)對應(yīng)的指令內(nèi)容也就是這個函數(shù)的源碼經(jīng)過編譯器轉(zhuǎn)換后得到的Java指令碼存儲在code數(shù)組中，其長度由code_length表明。

exception_table_length和exception_table：一個函數(shù)可以包含多個try/catch語句，一個try/catch語句對應(yīng)exception_table數(shù)組中的一項。

介紹exception_table之前需要先了解pc（program counter）的概念。JVM執(zhí)行的時候，會維護一個變量來指向當(dāng)前要執(zhí)行的指令，這個變量就叫pc。有了pc的概念，exception_table中各成員變量的含義就比較容易理解了。其中：

• start_pc描述try/cath語句從哪條指令開始。注意，這個table中的各個pc變量的取值必須位于代表整個函數(shù)內(nèi)容的Java字節(jié)碼code[code_length]數(shù)組中。
• end_pc表示這個try語句到哪條指令結(jié)束。注意，只包括try語句，不包括catch。
• handler_pc表示catch語句的內(nèi)容從哪條指令開始。
• catch_type表示catch中截獲的Exception或Error的名字，指向Utf8_info常量項。如果catch_type取值為0，則表示它是final{}語句塊。

Code_attribute里常見的屬性有：

• LineNumberTable用于調(diào)試，比如指明哪條指令。對應(yīng)于源碼哪一行。
• LocalVariableTable用于調(diào)試，調(diào)試時可以用于計算本地變量的值。
• LocalVariableTypeTable，功能和LocalVariableTable類似。
• StackMapTable為Java 1.6以上才支持的屬性。JVM加載Class文件的時候，將利用該屬性的內(nèi)容對函數(shù)進行類型校驗（Type Checking）。

LineNumberTable屬性：

start_pc：指向Code_attribute中code數(shù)組某處指令。

line_number：說明start_pc位于源碼的哪一行。注意，多個line_number_table元素可以指向同一行代碼。因為一行Java代碼很可能編譯成多條指令。

LineNumberTable的line 7：0表示code數(shù)組里第1個指令碼（即code[0]）來自源碼的第7行。

code[0]解析后得到是new指令。

查看左邊的源代碼可知，第7行確實對應(yīng)的是一個new操作。

start_pc和length這兩個參數(shù)決定了一個局部變量在code數(shù)組中的有效范圍。

name_index：此局部變量的名字，指向Utf8_info常量項。

descriptor_index：此局部變量的類型，也指向Utf8_info常量項，其內(nèi)容是Field Descriptor字符串描述。

2.6 Java指令碼介紹

根據(jù)前述知識，我們知道Code_attribute中的code數(shù)組存儲了一個函數(shù)源碼經(jīng)過編譯后得到的Java字節(jié)碼。根據(jù)Java虛擬機規(guī)范，code數(shù)組只能包括下面兩種類型的信息:

首先是Java指令碼，即指示JVM該做什么動作，比如是進行加操作還是減操作，或者是new一個對象。在JVM規(guī)范中，指令碼的長度是1個字節(jié)。所以JVM規(guī)范中定義的Java指令碼的個數(shù)不會超過255個（255的16進制表示為0xFF）。

緊接指令碼之后的是0個或多個操作數(shù)。JVM在執(zhí)行某條Java指令碼的時候，往往還需要其他一些參數(shù)。參數(shù)可以直接存儲在code數(shù)組里，也可以存儲在操作棧（Operand stack）中。由于不同指令碼可能需要不同個數(shù)的參數(shù)，所以指令碼后面的內(nèi)容可以是參數(shù)（如果這條指令碼需要參數(shù)）也可以是下一條指令（如果這條指令碼無需參數(shù)）。

invokevirtual指令

對invokevirtual來說，該指令后面需要兩個字節(jié)的參數(shù)。大多數(shù)指令執(zhí)行的時候，JVM需要預(yù)先準(zhǔn)備好操作數(shù)棧，里邊存儲了該指令需要的信息。

復(fù)制一份復(fù)制棧頂元素。將新復(fù)制的值插入操作數(shù)棧，但是位置不在棧頂，而是離當(dāng)前棧頂元素之后的兩個位置。

JAVA VM官方規(guī)范The Java? Virtual Machine Specification

invokedynamic的簡單介紹 http://www.javaworld.com/article/2860079/scripting-jvm-languages/invokedynamic-101.html

todo:自己用JAVA完成一個class文件解析的程序