Class文件结构

class文件是一种8位字节的二进制流文件，各个数据项按顺序紧密的从前向后排列，相邻的项之间没有间隙，这样可以使得class文件非常紧凑，体积轻巧，可以被JVM快速的加载至内存，并且占据较少的内存空间。我们的Java源文件，在被编译之后，每个类（或者接口）都单独占据一个class文件，并且类中的所有信息都会在class文件中有相应的描述，由于class文件很灵活，它甚至比Java源文件有着更强的描述能力。

魔数，claa文件版本

魔术是CAFEBABE，class文件版本表示字节码版本，防止低版本JVM运行高版本代码。

常量池

由于常量池的数量是不固定的，所以在常量池入口需要放置一项u2（即２个字节）类型的数据，代表常量池容量计数值（constant-pool-count）(从１开始，将０表示不引用任何常量).常量池中主要存放两大类常量：字面量（Literal）和符号引用（Synbolic Reference）。常量池是class文件中占用空间最多的。

一个常量池项cp_info的数据结构如下

cp_info{
    u1 tag;
    ...
}

例如

CONSTANT_Long_info{
    u1 tag=5;
    u4 high_bytes;
    u4 low_bytes;
}

CONSTANT_utf8_info{
    u1 tag=1;
    u2 length;
    u1 byte[length];
}

其中的tag就是下表中的标志。

类型	标志	描述
CONSTANT_utf8_info	1	UTF-8编码的字符串（字面）
CONSTANT_Integer_info	3	int整形字面量（字面）
CONSTANT_Float_info	4	float浮点型字面量（字面）
CONSTANT_Long_info	５	long长整型字面量（字面）
CONSTANT_Double_info	６	double双精度浮点型字面量（字面）
CONSTANT_Class_info	７	类或接口的全限定名（引用）
CONSTANT_String_info	８	String类型的常量对象（引用）
CONSTANT_Fieldref_info	９	类中的字段（引用）
CONSTANT_Methodref_info	１０	类中的方法（引用）
CONSTANT_InterfaceMethodref_info	１１	类所实现的接口方法（引用）
CONSTANT_NameAndType_info	１２	字段和方法的名称和类型（引用）
CONSTANT_MethodHandle_info	１５	表示方法句柄（引用）
CONSTANT_MothodType_info	１６	标志方法类型（引用）
CONSTANT_InvokeDynamic_info	１８	表示一个动态方法调用点（引用）

上面所有标记为引用的，最终都要具体内容都要引用到一个标志为字面的cp_info来存储具体信息。

CONSTANT_String_info{
    u1 tag = 8;
    u2 String_index;//指向某个CONSTANT_utf8_info结构体
}

具体请参考https://blog.csdn.net/wangtaomtk/article/details/52267548

访问标志

只有两个字节。标志该类是否为abstract，final，public，是否为接口等等。

类索引

一个U2类型，指向CONSTANT_Class_info类型的常量，记录本类的全限定名。

父类索引

一个U2类型，指向CONSTANT_Class_info类型的常量，记录父类的全限定名。

接口索引集合

接下来不定长的字节表示该类实现的接口。和上面类似。

字段表集合

一个字段用一个字段表表示，字段的集合当然要用字段表集合表示了。

类型	名称	数量
u2	access_flags	1
u2	name_index	1
u2	descriptor_index	1
u2	attributes_count	1
attribute_info	attributes	attributes_count

access_flags的作用和类的访问标志作用类似。
name_index是本字段的索引，指向常量池中的一个CONSTANT_NameAndType_info类型。
descriptor_index用于描述该字段的数据类型
attributes_count属性表长度（非必须）
attributes 属性表（非必须）

方法表集合

方法表的组成和字段表一摸一样。只不过，descriptor_index还需要包含字段的数据类型、参数列表、返回值。另外，属性表中有一个code项目，用来存储源代码。
如果本class没有重写父类的方法，java还没有傻到把父类的方法原封不懂的拷贝到子类的方法表中。

字节码

每个字节码命令都有自己的助记符。（和汇编语言相同）。助记符的第一个字母表示自己所操作的数据类型。字节码设计遵循公有设计和私有实现原则。所有JVM都遵循一致的字节码规范，但是内部实现各不相同

加载和存储指令

运算指令

类型转换指令

对象创建和访问指令

JVM中的数组是一个比较特殊的问题。所以创建数组，把元素存储到数组，取数组长度，都有自己的指令