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[Java知识库]Java字节码文件结构

文章目录

Java字节码文件结构

Java字节码文件结构

查看字节码的方法

使用javap命令。如javap -v Person.class输出字节码信息，javap -v -p Person.class输出完整字节码信息。
使用jclasslib插件。

字节码文件标识说明

类访问标记

标记名	说明
ACC_PUBLIC	是否为public
ACC_FINAL	是否为final
ACC_SUPER	兼容旧版本，Java1.1及以上版本始终设置该值
ACC_INTERFACE	是否为接口
ACC_ABSTRACT	是否为抽象，接口和抽象类有此标记
ACC_SYNTHETIC	这个类的代码不是用户代码
ACC_ANNOTATION	是否为注解
ACC_ENUM	是否为枚举

字段类型标识符

标识字符	说明
B	原始数据类型byte
C	原始数据类型char
D	原始数据类型double
F	原始数据类型float
I	原始数据类型int
J	原始数据类型long
S	原始数据类型short
Z	原始数据类型boolean
V	特殊类型void
L	引用数据类型，以分号“;”结尾
[	一维数组

字段标识符

字段的标识符与类的非常类似。

标识符	说明
ACC_PUBLIC	是否为public
ACC_PRIVATE	是否为private
ACC_PROTECTED	是否为protected
ACC_STATIC	是否为static
ACC_FINAL	是否为final
ACC_VOLATILE	是否为volatile
ACC_TRANSIENT	是否序列化
ACC_SYNTHETIC	是否由编译器自动生成
ACC_ENUM	是否为枚举

方法标识符

标识符	说明
ACC_PUBLIC	是否为public
ACC_PRIVATE	是否为private
ACC_PROTECTED	是否为protected
ACC_STATIC	是否为static
ACC_FINAL	是否为final
ACC_SYNCHRONIZED	是否为synchronized
ACC_NATIVE	是否为本地方法
ACC_SYNTHETIC	是否由编译器自动生成
ACC_ABSTRACT	是否为抽象方法
ACC_STRICT	限制浮点计算以确保可移植性
ACC_VARARGS	是否能接收可变参数

字节码文件结构说明

编译生产字节码

public class Person {
    private String name = "小明";
    private int age = 18;
    private final int NO = 10068;

    public String getName() {
        return name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }
}

在这里插入图片描述

说明：将Person类进行编译，生成Person.class文件，打开文件可以看到里面的内容。

开头是CAFE BABE，这4个字节称为默数，是字节码文件的身份标识，只有以CA FE BA BE开头的class文件才能被JVM接受。
再往后是00 00表示Java的次版本号，00 34表示主版本号。
再往后就是字符串常量池。

反编译字节码文件

Java内置javap命令可以反编译查看字节码文件，或者通过jclasslib插件也可以查看。

通过javap -v Person.class命令查看输出信息：

Classfile /D:/TestWorkspace/AndroidDemo/lib_java/build/classes/java/main/com/example/lib_java/Person.class
  Last modified 2022-3-3; size 624 bytes
  MD5 checksum 44c9bd227e49c0b8440e0f10143b753d
  Compiled from "Person.java"
public class com.example.lib_java.Person
  minor version: 0
  major version: 52
  flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
Constant pool:
   #1 = Methodref          #7.#28         // java/lang/Object."<init>":()V
   #2 = String             #29            // 小明
   #3 = Fieldref           #6.#30         // com/example/lib_java/Person.name:Ljava/lang/String;
   #4 = Fieldref           #6.#31         // com/example/lib_java/Person.age:I
   #5 = Fieldref           #6.#32         // com/example/lib_java/Person.NO:I
   #6 = Class              #33            // com/example/lib_java/Person
   #7 = Class              #34            // java/lang/Object
   #8 = Utf8               name
   #9 = Utf8               Ljava/lang/String;
  #10 = Utf8               age
  #11 = Utf8               I
  #12 = Utf8               NO
  #13 = Utf8               ConstantValue
  #14 = Integer            10068
  #15 = Utf8               <init>
  #16 = Utf8               ()V
  #17 = Utf8               Code
  #18 = Utf8               LineNumberTable
  #19 = Utf8               LocalVariableTable
  #20 = Utf8               this
  #21 = Utf8               Lcom/example/lib_java/Person;
  #22 = Utf8               getName
  #23 = Utf8               ()Ljava/lang/String;
  #24 = Utf8               getAge
  #25 = Utf8               ()I
  #26 = Utf8               SourceFile
  #27 = Utf8               Person.java
  #28 = NameAndType        #15:#16        // "<init>":()V
  #29 = Utf8               小明
  #30 = NameAndType        #8:#9          // name:Ljava/lang/String;
  #31 = NameAndType        #10:#11        // age:I
  #32 = NameAndType        #12:#11        // NO:I
  #33 = Utf8               com/example/lib_java/Person
  #34 = Utf8               java/lang/Object
{
  private java.lang.String name;
    descriptor: Ljava/lang/String;
    flags: ACC_PRIVATE

  private int age;
    descriptor: I
    flags: ACC_PRIVATE

  private final int NO;
    descriptor: I
    flags: ACC_PRIVATE, ACC_FINAL
    ConstantValue: int 10068

  public com.example.lib_java.Person();
    descriptor: ()V
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=2, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
         4: aload_0
         5: ldc           #2                  // String 小明
         7: putfield      #3                  // Field name:Ljava/lang/String;
        10: aload_0
        11: bipush        18
        13: putfield      #4                  // Field age:I
        16: aload_0
        17: sipush        10068
        20: putfield      #5                  // Field NO:I
        23: return
      LineNumberTable:
        line 3: 0
        line 4: 4
        line 5: 10
        line 6: 16
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0      24     0  this   Lcom/example/lib_java/Person;

  public java.lang.String getName();
    descriptor: ()Ljava/lang/String;
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=1, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: getfield      #3                  // Field name:Ljava/lang/String;
         4: areturn
      LineNumberTable:
        line 9: 0
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0       5     0  this   Lcom/example/lib_java/Person;

  public int getAge();
    descriptor: ()I
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=1, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: getfield      #4                  // Field age:I
         4: ireturn
      LineNumberTable:
        line 13: 0
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0       5     0  this   Lcom/example/lib_java/Person;
}
SourceFile: "Person.java"

第1部分：字节码的描述

Classfile /D:/*/*/*/build/classes/java/main/com/example/lib_java/Person.class
  Last modified 2022-3-3; size 560 bytes
  MD5 checksum ed1b841f2fb00defe07401da1d8c129f
  Compiled from "Person.java"

依次说明：

字节码文件的存放位置。
字节码文件修改日期和文件大小。
生成唯一值MD5。
生成字节码文件的源文件是Person.java。

第2部分：类的描述

public class com.example.lib_java.Person
  minor version: 0
  major version: 52
  flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER

依次说明：

字节码文件的类全名。
次版本号。
主版本号。
类访问标记，一共8种。

第3部分：常量池

第3部分是常量池，是字节码文件的重要部分，主要存放两类信息：

字面量：字符串、final常量等；
符合引用：类和接口的全限定名、字段的名称和描述符、方法的名称和描述符。

注：

#号后面是索引，索引从1开始，索引没有从0开始，是因为设计者考虑到不引用任何常量时，可以将索引设置为0来表示。
=号后面是常量的类型。

Constant pool:
   #1 = Methodref          #7.#28         // java/lang/Object."<init>":()V
   #2 = String             #29            // 小明
   #3 = Fieldref           #6.#30         // com/example/lib_java/Person.name:Ljava/lang/String;
   #4 = Fieldref           #6.#31         // com/example/lib_java/Person.age:I
   #5 = Fieldref           #6.#32         // com/example/lib_java/Person.NO:I
   #6 = Class              #33            // com/example/lib_java/Person
   #7 = Class              #34            // java/lang/Object
   #8 = Utf8               name
   #9 = Utf8               Ljava/lang/String;
  #10 = Utf8               age
  #11 = Utf8               I
  #12 = Utf8               NO
  #13 = Utf8               ConstantValue
  #14 = Integer            10068
  #15 = Utf8               <init>
  #16 = Utf8               ()V
  #17 = Utf8               Code
  #18 = Utf8               LineNumberTable
  #19 = Utf8               LocalVariableTable
  #20 = Utf8               this
  #21 = Utf8               Lcom/example/lib_java/Person;
  #22 = Utf8               getName
  #23 = Utf8               ()Ljava/lang/String;
  #24 = Utf8               getAge
  #25 = Utf8               ()I
  #26 = Utf8               SourceFile
  #27 = Utf8               Person.java
  #28 = NameAndType        #15:#16        // "<init>":()V
  #29 = Utf8               小明
  #30 = NameAndType        #8:#9          // name:Ljava/lang/String;
  #31 = NameAndType        #10:#11        // age:I
  #32 = NameAndType        #12:#11        // NO:I
  #33 = Utf8               com/example/lib_java/Person
  #34 = Utf8               java/lang/Object

依次说明：

#1常量的类型是Methodref，表示用来定义方法的，#1常量指向常量池中#7和#28的常量。
#7常量类型是Class，表示用来定义类或接口，指向#34常量。
#34常量类型是Utf8的字符串，值为java/lang/Object。
#28常量类型是NameAndType，表示字段或方法的部分符号引用，指向常量池中的#15和#16常量。
#15常量类型是Utf8的字符串，值为<init>，表示为构造方法。
#16常量类型是Utf8的字符串，值为()V，表示方法的返回值是void。

总结#1常量，Person类的使用默认的构造方法，来源自Object类。

#2常量的类型是String，指向#29常量。
#29常量的类型是Utf8的字符串，值为小明。

总结#2常量，定义类一个为“小明”的字符串。

#3常量的类型是Fieldref，表示用来定义字段的，指向#6和#30常量。
#6常量的类型是Class，指向#33常量。
#33常量的类型是Utf8的字符串，值是com/example/lib_java/Person。
#30常量的类型是NameAndType，指向 #8和#9常量。
#8常量的类型是Utf8的字符串，值是name。
#9常量的类型是Utf8的字符串，值是Ljava/lang/String。

总结#3常量，声明了一个类型为String的字段name。

第4部分：字段表

字段表是用于描述类或接口中声明的字段，包含类变量和成员变量，不包含局部变量。

  private java.lang.String name;
    descriptor: Ljava/lang/String;
    flags: ACC_PRIVATE

依次说明：

表示该字段的访问修饰符是private，类型是String，字段名是name。

第5部分：方法表

方法表用于描述类或接口中声明的方法。

  public com.example.lib_java.Person();
    descriptor: ()V
    flags: ACC_PUBLIC

依次说明：

表示该方法是构造方法，返回值类型是void，访问修饰符是public。

    Code:
      stack=2, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
         4: aload_0
         5: ldc           #2                  // String 小明
         7: putfield      #3                  // Field name:Ljava/lang/String;
        10: aload_0
        11: bipush        18
        13: putfield      #4                  // Field age:I
        16: aload_0
        17: sipush        10068
        20: putfield      #5                  // Field NO:I
        23: return
      LineNumberTable:
        line 3: 0
        line 4: 4
        line 5: 10
        line 6: 16
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0      24     0  this   Lcom/example/lib_java/Person;

依次说明：