参考：https://blog.csdn.net/weelyy/article/details/78969412
前言
作为一个Java开发者，对技术的追求而不仅仅停留在会用API，会写基本功能上，要想在技术上有更高的造诣，就需要深入到原理层面去认识代码运行的机制。因此，本文从class字节码文件的结构入手，一步步来解剖二进制字节码的内部工作原理，这对深入理解JVM的运行机制大有裨益，同时，对于想要使用BCEL来动态改变Class字节码指令的工作也很有帮助
什么是Class文件
Java字节码类文件（.class）是Java编译器编译Java源文件（.java）产生的“目标文件”。它是一种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（方便于网络的传输）。
Java源文件在被Java编译器编译之后， 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。
class文件中的信息是一项一项排列的， 每项数据都有它的固定长度， 有的占一个字节， 有的占两个字节， 还有的占四个字节或8个字节， 数据项的不同长度分别用u1, u2, u4, u8表示， 分别表示一种数据项在class文件中占据一个字节， 两个字节， 4个字节和8个字节。 可以把u1, u2, u3, u4看做class文件数据项的“类型”
Class 文件结构
一个典型的class文件分为：MagicNumber，Version，Constant_pool，Access_flag，This_class，Super_class，Interfaces，Fields，Methods 和Attributes这十个部分，用一个数据结构可以表示如下：
下面对class文件中的每一项进行详细的解释：
1、magic
在class文件开头的四个字节， 存放着class文件的魔数， 这个魔数是class文件的标志，他是一个固定的值： 0XCAFEBABE 。 也就是说他是判断一个文件是不是class格式的文件的标准， 如果开头四个字节不是0XCAFEBABE， 那么就说明它不是class文件， 不能被JVM识别。
2、minor_version 和 major_version
紧接着魔数的四个字节是class文件的此版本号和主版本号。
随着Java的发展， class文件的格式也会做相应的变动。 版本号标志着class文件在什么时候， 加入或改变了哪些特性。 举例来说， 不同版本的javac编译器编译的class文件， 版本号可能不同， 而不同版本的JVM能识别的class文件的版本号也可能不同， 一般情况下， 高版本的JVM能识别低版本的javac编译器编译的class文件， 而低版本的JVM不能识别高版本的javac编译器编译的class文件。 如果使用低版本的JVM执行高版本的class文件， JVM会抛出java.lang.UnsupportedClassVersionError 。具体的版本号变迁这里不再讨论， 需要的读者自行查阅资料。
3、constant_pool
在class文件中， 位于版本号后面的就是常量池相关的数据项。 常量池是class文件中的一项非常重要的数据。 常量池中存放了文字字符串， 常量值， 当前类的类名， 字段名， 方法名， 各个字段和方法的描述符， 对当前类的字段和方法的引用信息， 当前类中对其他类的引用信息等等。 常量池中几乎包含类中的所有信息的描述， class文件中的很多其他部分都是对常量池中的数据项的引用，比如后面要讲到的this_class, super_class, field_info, attribute_info等， 另外字节码指令中也存在对常量池的引用， 这个对常量池的引用当做字节码指令的一个操作数。此外，常量池中各个项也会相互引用。
常量池是一个类的结构索引，其它地方对“对象”的引用可以通过索引位置来代替，我们知道在程序中一个变量可以不断地被调用，要快速获取这个变量常用的方法就是通过索引变量。这种索引我们可以直观理解为“内存地址的虚拟”。我们把它叫静态池的意思就是说这里维护着经过编译“梳理”之后的相对固定的数据索引，它是站在整个JVM（进程）层面的共享池。
class文件中的项constant_pool_count的值为1, 说明每个类都只有一个常量池。 常量池中的数据也是一项一项的， 没有间隙的依次排放。常量池中各个数据项通过索引来访问， 有点类似与数组， 只不过常量池中的第一项的索引为1, 而不为0, 如果class文件中的其他地方引用了索引为0的常量池项， 就说明它不引用任何常量池项。class文件中的每一种数据项都有自己的类型， 相同的道理，常量池中的每一种数据项也有自己的类型。 常量池中的数据项的类型如下表：
每个数据项叫做一个XXX_info项，比如，一个常量池中一个CONSTANT_Utf8类型的项，就是一个CONSTANT_Utf8_info 。除此之外， 每个info项中都有一个标志值（tag），这个标志值表明了这个常量池中的info项的类型是什么， 从上面的表格中可以看出，一个CONSTANT_Utf8_info中的tag值为1，而一个CONSTANT_Fieldref_info中的tag值为9 。
Java程序是动态链接的， 在动态链接的实现中， 常量池扮演者举足轻重的角色。 除了存放一些字面量之外， 常量池中还存放着以下几种符号引用：
（1） 类和接口的全限定名
（2） 字段的名称和描述符
（3） 方法的名称和描述符
我们有必要先了解一下class文件中的特殊字符串， 因为在常量池中， 特殊字符串大量的出现，这些特殊字符串就是上面说的全限定名和描述符。对于常量池中的特殊字符串的了解，可以参考此文档：Java class文件格式之特殊字符串_动力节点Java学院整理
4、access_flag 保存了当前类的访问权限
5、this_cass 保存了当前类的全局限定名在常量池里的索引
6、super class 保存了当前类的父类的全局限定名在常量池里的索引
7、interfaces 保存了当前类实现的接口列表，包含两部分内容：interfaces_count 和interfaces[interfaces_count]
interfaces_count 指的是当前类实现的接口数目
interfaces[] 是包含interfaces_count个接口的全局限定名的索引的数组
8、fields 保存了当前类的成员列表，包含两部分的内容：fields_count 和 fields[fields_count]
fields_count是类变量和实例变量的字段的数量总和。
fileds[]是包含字段详细信息的列表。
9、methods 保存了当前类的方法列表，包含两部分的内容：methods_count和methods[methods_count]
methods_count是该类或者接口显示定义的方法的数量。
method[]是包含方法信息的一个详细列表。
10、attributes 包含了当前类的attributes列表，包含两部分内容：attributes_count 和 attributes[attributes_count]
class文件的最后一部分是属性，它描述了该类或者接口所定义的一些属性信息。attributes_count指的是attributes列表中包含的attribute_info的数量。
属性可以出现在class文件的很多地方，而不只是出现在attributes列表里。如果是attributes表里的属性，那么它就是对整个class文件所对应的类或者接口的描述；如果出现在fileds的某一项里，那么它就是对该字段额外信息的描述；如果出现在methods的某一项里，那么它就是对该方法额外信息的描述。
通过示例代码来手动分析class文件
上面大致讲解了一下class文件的结构，这里，我们拿一个class文件做一个简单的分析，来验证上面的文件结构是否确实是如此。
我们在这里新建一个java文件，Hello.java，具体内容如下：
public class Hello{
private int test;
public int test(){
return test;
}
}
然后再通过javac命令将此java文件编译成class文件：
javac /d/class_file_test/Hello.java
编译之后的class文件十六进制结果如下所示，可以用UltraEdit等十六进制编辑器打开，得到
