深入理解JVM 一字节码详解

今天继续总结JVM，计划本周完成这个系列的整理、总结。
本节内容枯燥，胆小者勿入！

Write Once,Run Anywhere——byteCode

byteCode 平台无关
java通过存储编译后的字节码，并将字码加载到JVM中，实现了java语言的跨平台。字节码是平台中立的代码存储格式，任意一个平台只要安装了JRE(跟平台有关),那么程序就是可以运行的。

byteCode 语言无关
除此之外，更值得注意的是字节码不仅是平台无关的，也同样是语言无关的，并不是说只有java语言才能生成byteCode，byteCode比java语言有着更强的描述性,而且JVM不与语言进行绑定，所以其他语言(Jython,groovy等)，也是可以通过编译为byteCode运行在JVM中的。

Class文件

类文件 {0xCAFEBABE，小版本号，大版本号，常量池大小，常量池数组，访问控制标记，当前类信息，父类信息，实现的接口个数，实现的接口信息数组，域个数，域信息数组，方法个数，方法信息数组，属性个数，属性信息数组
}

一个byteCode文件（.class）一定对应一个java接口或者类，但是一个java接口或者类不一定对应一个.class文件，也有可能只在内存中生成。

一个class文件是一个以Byte为基础单位的二进制流，各项数据、指令紧凑的排列，中间没有任何分隔符、间隙。

javap -verbose 执行后的可视byteCode:

public class com.zs.jvm.byteCode.TestClassminor version: 0major version: 51flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
Constant pool:#1 = Class              #2             // com/zs/jvm/byteCode/TestClass#2 = Utf8               com/zs/jvm/byteCode/TestClass#3 = Class              #4             // java/lang/Object#4 = Utf8               java/lang/Object#5 = Utf8               m#6 = Utf8               I#7 = Utf8               <init>#8 = Utf8               ()V#9 = Utf8               Code#10 = Methodref          #3.#11         // java/lang/Object."<init>":()V#11 = NameAndType        #7:#8          // "<init>":()V#12 = Utf8               LineNumberTable#13 = Utf8               LocalVariableTable#14 = Utf8               this#15 = Utf8               Lcom/zs/jvm/byteCode/TestClass;#16 = Utf8               inc#17 = Utf8               ()I#18 = Fieldref           #1.#19         // com/zs/jvm/byteCode/TestClass.m:I#19 = NameAndType        #5:#6          // m:I#20 = Utf8               SourceFile#21 = Utf8               TestClass.java
{public com.zs.jvm.byteCode.TestClass();descriptor: ()Vflags: ACC_PUBLICCode:stack=1, locals=1, args_size=10: aload_01: invokespecial #10                 // Method java/lang/Object."<init>":()V4: returnLineNumberTable:line 3: 0LocalVariableTable:Start  Length  Slot  Name   Signature0       5     0  this   Lcom/zs/jvm/byteCode/TestClass;public int inc();descriptor: ()Iflags: ACC_PUBLICCode:stack=2, locals=1, args_size=10: aload_01: getfield      #18                 // Field m:I4: iconst_15: iadd6: ireturnLineNumberTable:line 7: 0LocalVariableTable:Start  Length  Slot  Name   Signature0       7     0  this   Lcom/zs/jvm/byteCode/TestClass;
}

byteCode只存在两种数据类型：无符号数字与表。
无符号数字：
基本的数据类型，以u1、u2、u4、u8来分别代表1个字节，2个字节、4个字节，8个字节的无符号数字。无符号数字用来描述数字、索引引用、数据值、UTF-8编码的字符串值。

表：由无符号数字或者表构成的复合数据类型。表通常以”_info”结尾。class文件本质上就是一个表，如下图

从头到尾一项项来看:
magic:
一个4byte的无符号数字，用来确认当前文件是否是class格式文件，是否可以被jvm接收。
minor_version、major_version:
用来判断当前编译的byteCode所属JDK版本号，JDK向下兼容.
constant_pool_count:
用来记录常量池中数据类型的个数。最大值为22(1-22)，也就是说常量池总共有21中数据类型。
constant_pool:
常量池通常存储两种数据：
字面量（litera），如字符串，final常量等
符号引用（Symblic Reference），如类、接口的全限定名称、字段的名称和描述、方法的名称和描述。

access_flag:
用来描述类或接口的访问类型、修饰符等。方法内部也会有这个字段用来描述方法的修饰关键字

this class、super_class、interfaces_count、interfaces
这几个无符号数字，用来描述当前class所属的类型、父类、接口等继承与实现信息

* 字段段表集合 field_info fields*
这个表用于描述接口或类中声明的变量，但不包括方法中的局部变量。
field_info具体结构，如下：

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-DEn7ml9m-1661835681889)(http:/F/img.blog.csdn.net/20170406231813514?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvbGVtb244OQ==/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/SouthEast)]

access_flags与之前说过，只是这里的access_flag针对成员变量(类级别的变量)，用来描述这个方法是否使用了final、static、volatile等关键字修饰。
name_indexdescriptor_index这两个都是对ConstantPool的引用。

name_index:用来描述成员变量的简单名称,如int indexOf（…)这个方法，name_index在常量池中对应的描述字符串为：“indexOf”

descriptor_index:参数列表、返回值等。

对于数组类型，每一维度将使用一个前置的“[”字符来描述，如一个定义为“java.lang.String[][]”类型的二维数组，
将被记录为：“[[Ljava/lang/String；”，一个整型数组“int[]”将被记录为“[I”。

如：

int indexOf（char[]source,int sourceOffset,int sourceCount,char[]target,int targetOffset,int
targetCount,int fromIndex）

描述为：([CII[CIII)I。
注意顺序：“参数列表返回类型”

方法表集合 method_info methods
与字段表集合类似，结构如下：

attribute_info后文详细描述。

https://kastor.opaak.org/articles/69-0xcafebabe-java-class-file-format-an-overview.htmlo

属性表集合 attribute_info
class文件本身、方法表(methods_info)、属性表(fields_info)都可以携带属性表(attribute_info)，用来描述某些信息。

attribute_info属性表预定义属性如下（不完全）：

属性表结构：

待续。。。

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