第三部分-class文件结构

嘚不嘚：这个篇幅的内容是结构的介绍，类似与学习Map的结构是差不多的，每个部分是什么意思，代表着什么，这部分更倾向于理解记忆。

- - - - 概述
      - class文件结构

概述

平台无关性：一次编译到处运行，说的是java是跨平台的，同样的java代码在linux平台可以运行，在windows平台也可以运行，这一切都归功与class文件的结构，它是一个固定的结构，该结构的每一部分都有严格的规定。JVM是运行在操作系统之上的，而JVM是能够识别class文件的。
语言无关性：只要能编译成class文件结构的语言，都是可以运行在JVM之上的。

class文件结构

概述：每个类或者接口都对应着唯一的一个class文件，而class文件结构不一定对应着类和接口，类或者接口可以通过类加载器生成。
1. 基本定义：
  1. 完全限定名：一个 ClassTest的类，并把它放到com.louis.jvm 包下，则 ClassTest类的完全限定名为com.louis.jvm.ClassTest。
  2. 二进制形式完全限定名：com/louis/jvm/ClassTest。
两种类型的数据结构：
1. 无符号数：基本数据类型，u1、u2代表一个字节、两个字节，无符号数可以用来描述数字、索引引用、数字等。
2. 表：由无符号数和表组成的。
魔术和版本：
1. 魔术：4个字节，确定这个文件能否被class文件识别。“oxCAFEBABE”
2. 版本：四个字节，前两个字节表示次版本号，后两个字节表示主版本号。
常量池：
1. 概述：因为类中的方法和属性不是固定的，所以常量池的数量也不是固定的，类中的方法和属性都会在编译之后的静态结构都会在常量池中，这些静态的结构只有在加载到JVM中才能转化为可以被调用的结构。因为类和方法的数量都是不固定的，所以常量池的大小也不是固定的。
2. 常量池结构：在常量池的入口处是一个u2类型的数据，代表常量池容量计数器，也就是代表了常量池中常量的数量。常量池中的常量是从第1个位置开始的，假如常量池容量计数器的值为22，那么表示常量池中有21个常量，从1-21表示为类中常量。第0个位置的设计是处于其他考虑的，如果某个数据不引用常量池中的任何常量那么它指向常量池中第0个位置。
3. 两大类型常量：
  1. 字面量：基本数据类型在javac之后转化为字面量，final修饰的字符串类型也是字面量。
  2. 符号引用：
    1. 类和结构的全限定名
    2. 字段的名称和描述符
    3. 方法的名称和描述符
4. 表结构：表的第一位是u1类型得标志位，12种表结构中分为如下的三个类别，一个类别是字面量（表结构：标志位+数据）、一个类别是引用（表结构：标志位+所属类+具体数据–>表）、另一个类别是为了支持动态语言的。前两个类型的表结构各介绍一种。
  1. 字面量（CONSTANT_Integer_info, CONSTANT_Float_info）参考博客
    1. 结构图：
    2. CONSTANT_Integer_info表第一位标识该变量的类型，bytes表示该字面量的数据。在javac的过程中，对于字面量是存在优化的，如果在一个类中存在多个值为10的int类型的数据，在class文件中会再存一个值为10的变量，其他的值均指向该变量。
  2. 符号引用
    （CONSTANT_Fieldref_info, CONSTANT_Name_Type_info）参考博客
    1. 结构图：
    2. CONSTANT_Fieldref_info：通常在调用类的方法和使用类的属性时，通常都是初始化类的对象，然后通过对象调用类的方法和使用类属性值。tag：标识表的类型，name_index：标识所属类的类型，name_and_type_index：标识该属性的类型和属性的名称，同时指向另外的一个表结构。
    3. CONSTANT_Name_Type_info：name_index：标识属性的名称，descriptor_index：标识属性的类型。
  3. 在编写代码的时，经常会出现初始化其他类的对象，在ClassTest类中声明了一个Date对象，同时date引用指向改对象。

package com.jvm;  
import  java.util.Date;  
public class ClassTest {  
    private Date date =new Date();  
}

这里写图片描述

在常量池中描述了类、接口、类方法、属性等信息，但是对于类的某个方法或者属性信息，不光包括方法的名字、方法的参数和方法的返回值类型，还包括类的访问权限修饰符、方法的局部变量和方法的逻辑等内容，因此在常量池后面紧接着介绍了关于类的访问权限、该类的父类或者实现类等信息。
5. 访问标志：常量池结束后的两个字节代表类的访问标志，class是类还是接口、是否定义为public、是否定义为abstract、如果是类是否呗final修饰等。
6. 类索引、父类索引与接口索引集合：因为类是单继承，多实现，在类的访问标志之后，存在一个u2数据类型的类索引，一个u2类型的父类索引，一组u2类型的接口索引，其实就是存在多个constant_class_info类型的符号引用，通过这些符号引用找到类的二进制完全限定名。
7. 字段表集合：描述类或者接口中声明的变量，字段包括类级变量以及实例变量。字段应该包括的信息：字段的作用域、是类变量还是实例变量、可变性、并发可见性、字段数据类型、字段名称等。
8. 方法表集合：方法表同字段表，依次包括了：访问标志、名称索引、描述符索引、属性表集合。
9. 属性表集合：在class文件中、字段表、方法表都可以携带自己的属性表集合，例如：方法内部的代码、异常信息等。（属性比较多，只介绍一部分）
10. Code属性：java程序方法体中的代码经过javac编译后处理后，最终变为字节码属性存储到code属性内。如果方法不存在方法体，那么就不存在code属性。
11. 属性：
12. ttribute_name_index：属性名称
13. attribute_length：属性长度
14. max_stack：代表了操作数栈的最大深度，由该值确定栈帧中操作数栈的大小
15. max_local：局部变量表所需要的存储空间，下面是局部变量表中的内容，方法参数、异常处理器参数、局部变量。
16. code_length和code：字节码长度和字节码指令。
17. exception_table_length:显示异常处理表集合，异常表格式说明异常的捕获的位置和异常发生后，处理异常的位置。

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