Java之.class文件与字节码文件

1. JVM运行数据区概述

.class与字节码bytecode

• .class: 是指文件扩展名称为.class的文件,表示由java源程序经过java编译器编译而成且由JVM执行的二进制文件,因此可以通过拥有一份.class文件在不同的操作系统平台上的JVM执行,实现跨平台运行的特性
• 字节码bytecode: 简单说不是文件,而是JVM操作的指令格式,通常我们通过javap -c -v xx.class生成的文件称为字节码文件,是属于可阅读的字节码指令文件,能够让我们清楚地知道java文件编译成.class文件之后显示的执行指令,便于程序员理解jvm的相关的知识

.class文件与字节码文件格式

• .class文件(16进制文件)
  
• 字节码文件(可阅读的指令文件)
  

2. .class文件结构与字节码

.class文件结构

• 幻数

  • 类文件的四个字节表头0xCAFEBABE
    

• 类文件格式的版本

  • 类文件的次要和主要版本
  • jdk的主要版本如下

    Java SE 14 = 58 (0x3A hex),
    Java SE 13 = 57 (0x39 hex),
    Java SE 12 = 56 (0x38 hex),
    Java SE 11 = 55 (0x37 hex),
    Java SE 10 = 54 (0x36 hex),[3]
    Java SE 9 = 53 (0x35 hex),[4]
    Java SE 8 = 52 (0x34 hex),
    Java SE 7 = 51 (0x33 hex),
    Java SE 6.0 = 50 (0x32 hex),
    Java SE 5.0 = 49 (0x31 hex),
    

    
    表示0x0034当前使用jdk版本为jdk8

• 常量池: 类文件的常量池

• 访问标识: 类文件的访问标识, abstract, static,等等

• 当前的类名称,class name

• 当前父类的名称, super class name

• 当前类的任何接口

• 当前类的字段信息

• 当前类的方法信息

• 当前类的属性信息

字节码指令

• 指令类别
  • 存储指令 （例如：aload_0, istore）
  • 算术与逻辑指令 （例如: ladd, fcmpl）
  • 类型转换指令 （例如：i2b, d2i）
  • 对象创建与操作指令 （例如：new, putfield）
  • 堆栈操作指令 （例如：swap, dup2）
  • 控制转移指令 （例如：ifeq, goto）
  • 方法调用与返回指令 （例如：invokespecial, areturn)
• 指令操作前后缀与数据类型
  • i 整数
  • l 长整数
  • s 短整数
  • b 字节
  • c 字符
  • f 单精度浮点数
  • d 双精度浮点数
  • z 布尔值
  • a 引用
• 例子

## iadd  表示两个整数相加
## dadd  表示两个double类型数据相加
....

• 参见jvm的规范

## jvm指令码表
https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se13/html/jvms-6.html#jvms-6.5

## jvm字节码文件格式
https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se13/html/jvms-4.html#jvms-4.1