设计网站数据,专门写文章的网站,郑州网站备案地址,网店推广1+x证书我们知道Java是一门跨平台的语言#xff0c;我们编写的Java代码会被编译成中间class文件以让Java虚拟机解析运行。而Java虚拟机规范仅仅描述了抽象的Java虚拟机#xff0c;在实现具体的Java虚拟机时#xff0c;仅指出了设计规范。Java虚拟机的实现必须体现规范中的内容… 我们知道Java是一门跨平台的语言我们编写的Java代码会被编译成中间class文件以让Java虚拟机解析运行。而Java虚拟机规范仅仅描述了抽象的Java虚拟机在实现具体的Java虚拟机时仅指出了设计规范。Java虚拟机的实现必须体现规范中的内容但仅在确有必要时才应该受制于这些规范。对于完整内容可以查看原文档以JDK7为例可查看https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se7/html/或者《深入理解Java虚拟机 JVM高级特性与最佳实践》一书。完整的规范主要包含以下内容第2章概览Java虚拟机整体架构第3章介绍如何将Java语言编写的程序转换为虚拟机指令集第4章定义class文件格式。它是一种与硬件和操作系统无关的二进制格式用来表示编译后的类和接口第5章定义了Java虚拟机启动以及类和接口的加载、链接和初始化的过程第6章定义了Java虚拟机指令集第7章提供了一张以操作码值为索引的Java虚拟机操作码助记表 本文只是大概记录项目需要了解的基础概念着重在介绍Class文件格式上为该系列后续内容做铺垫。 Class文件是一组以8字节为基础单位的二进制流各个数据项目严格按照顺序紧凑排列在class文件中中间没有任何分割符。每个 Class 文件都是由 8 字节为单位的字节流组成所有的 16 位、32 位和 64 位长度的数据将被构造成 2 个、4 个和 8 个 8 字节单位来表示。 每一个Class文件对应于一个如下所示的ClassFile结构体:涉及到的内容包括magic魔数魔数的唯一作用是确定这个文件是否为一个能被虚拟机所接受的Class文件。魔数值固定为0xCAFEBABE不会改变。minor_version、major_version副版本号和主版本号minor_version和major_version的值分别表示Class文件的副、主版本。一个Java虚拟机实例只能支持特定范围内的主版本号(Mi至Mj)和0至特定范围内(0至m)的副版本号。constant_pool_count常量池计数器constant_pool_count的值等于constant_pool表中的成员数加1。constant_pool[]常量池constant_pool是一种表结构它包含Class文件结构及其子结构中引用的所有字符串常量、类或接口名、字段名和其它常量。access_flags访问标志access_flags是一种掩码标志用于表示某个类或者接口的访问权限及基础属性。this_class类索引super_class父类索引interfaces_count接口计数器interfaces_count的值表示当前类或接口的直接父接口数量interfaces[]接口表在interfaces[]数组中成员所表示的接口顺序和对应的源代码中给定的接口顺序(从左至右)一样即interfaces[0]对应的是源代码中最左边的接口。fields_count字段计数器fields_count的值表示当前Class文件fields[]数组的成员个数。fields[]字段表fields[]数组描述当前类或接口声明的所有字段但不包括从父类或父接口继承的部分。methods_count方法计数器methods_count的值表示当前Class文件methods[]数组的成员个数。methods[]方法表methods[]数组只描述当前类或接口中声明的方法不包括从父类或父接口继承的方法。attributes_count属性计数器attributes_count的值表示当前Class文件attributes表的成员个数。attributes[]属性表 可用jdk自带的javap命令对class文件进行反编译以查看内容如下代码public class Ex { public void judgeAge(int age) { int step 0; if (age 18) { step; System.out.println(a litter old); } else { System.out.println(a litter cute); step; } System.out.println(step); } public static void main(String[] args) { Ex ex new Ex(); ex.judgeAge(16); }}执行 javap -verbose -p Ex.class的结果为Classfile Ex.class Last modified 2019-11-29; size 788 bytes MD5 checksum 8b5d8ebf38c4441fe7150c10da31ce1b Compiled from Ex.javapublic class Ex minor version: 0 major version: 52 flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPERConstant pool: #1 Methodref #10.#31 // java/lang/Object.:()V #2 Fieldref #32.#33 // java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream; #3 String #34 // a litter old #4 Methodref #35.#36 // java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V #5 String #37 // a litter cute #6 Methodref #35.#38 // java/io/PrintStream.println:(I)V #7 Class #39 // Ex #8 Methodref #7.#31 // Ex.:()V #9 Methodref #7.#40 // Ex.judgeAge:(I)V #10 Class #41 // java/lang/Object #11 Utf8 #12 Utf8 ()V #13 Utf8 Code #14 Utf8 LineNumberTable #15 Utf8 LocalVariableTable #16 Utf8 this #17 Utf8 LEx; #18 Utf8 judgeAge #19 Utf8 (I)V #20 Utf8 age #21 Utf8 I #22 Utf8 step #23 Utf8 StackMapTable #24 Utf8 main #25 Utf8 ([Ljava/lang/String;)V #26 Utf8 args #27 Utf8 [Ljava/lang/String; #28 Utf8 ex #29 Utf8 SourceFile #30 Utf8 Ex.java #31 NameAndType #11:#12 // :()V #32 Class #42 // java/lang/System #33 NameAndType #43:#44 // out:Ljava/io/PrintStream; #34 Utf8 a litter old #35 Class #45 // java/io/PrintStream #36 NameAndType #46:#47 // println:(Ljava/lang/String;)V #37 Utf8 a litter cute #38 NameAndType #46:#19 // println:(I)V #39 Utf8 Ex #40 NameAndType #18:#19 // judgeAge:(I)V #41 Utf8 java/lang/Object #42 Utf8 java/lang/System #43 Utf8 out #44 Utf8 Ljava/io/PrintStream; #45 Utf8 java/io/PrintStream #46 Utf8 println #47 Utf8 (Ljava/lang/String;)V{ public Ex(); descriptor: ()V flags: ACC_PUBLIC Code: stack1, locals1, args_size1 0: aload_0 1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object.:()V 4: return LineNumberTable: line 1: 0 LocalVariableTable: Start Length Slot Name Signature 0 5 0 this LEx; public void judgeAge(int); descriptor: (I)V flags: ACC_PUBLIC Code: stack2, locals3, args_size2 0: iconst_0 1: istore_2 2: iload_1 3: bipush 18 5: if_icmple 22 8: iinc 2, 1 11: getstatic #2 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream; 14: ldc #3 // String a litter old 16: invokevirtual #4 // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V 19: goto 33 22: getstatic #2 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream; 25: ldc #5 // String a litter cute 27: invokevirtual #4 // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V 30: iinc 2, 1 33: getstatic #2 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream; 36: iload_2 37: invokevirtual #6 // Method java/io/PrintStream.println:(I)V 40: return LineNumberTable: line 4: 0 line 5: 2 line 6: 8 line 7: 11 line 9: 22 line 10: 30 line 12: 33 line 13: 40 LocalVariableTable: Start Length Slot Name Signature 0 41 0 this LEx; 0 41 1 age I 2 39 2 step I StackMapTable: number_of_entries 2 frame_type 252 /* append */ offset_delta 22 locals [ int ] frame_type 10 /* same */ public static void main(java.lang.String[]); descriptor: ([Ljava/lang/String;)V flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC Code: stack2, locals2, args_size1 0: new #7 // class Ex 3: dup 4: invokespecial #8 // Method :()V 7: astore_1 8: aload_1 9: bipush 16 11: invokevirtual #9 // Method judgeAge:(I)V 14: return LineNumberTable: line 16: 0 line 17: 8 line 18: 14 LocalVariableTable: Start Length Slot Name Signature 0 15 0 args [Ljava/lang/String; 8 7 1 ex LEx;}SourceFile: Ex.java下面对后续需要接触到的几项内容做说明。1. 数据项 Class文件中有两种数据类型分别是无符号数和表:无符号数属于基本数据类型主要可以用来描述数字、索引符号、数量值或者按照UTF-8编码构成的字符串值大小使用u1、u2、u4、u8分别表示1字节、2字节、4字节和8字节表是由多个无符号数或者其他表作为数据项构成的复合数据类型所有的表都习惯以“_info”结尾2. 访问和修饰符标识 带有 ACC_SYNTHETIC 标志的部分意味着它是由编译器自己产生的而不是由程序员编写的源代码生成的。有该标志的类、属性、方法等不会在源码中显示。3. 类型描述符 基本类型的描述是单个字符Z表示 booleanC表示 charB表示 byteS表示 shortI 表示 intF 表示 floatJ 表示 longD 表示 double一个类类型的描述符是这个类的内部名前面加上字符 L后面跟有一个分号。例如String 的类型描述符为 Ljava/lang/String;。而一个数组类型的 述符是一个方括号后面跟有该数组元素类型的描述符。4. 方法描述符 方法描述符是一个类型描述符列表它用一个字符串描述一个方法的参数类型和返回类型。 方法描述符以左括号开头然后是每个形参的类型描述然后是一个右括号接下来是返回类型的类型描述符如果该方法返回void则是 V表示方法描述中不包含方法的名字或参数名可看如下例子5. 指令 Java虚拟机的指令由一个字节长度的、代表着某种特定操作含义的操作码(Opcode)以及跟随其后的零至多个代表此操作所需参数的操作数(Operands)所构成。虚拟机中许多指令并不包含操作数只有一个操作码。 常见的指令如下字段访问指令getfieldputfieldgetstaticpustatic比较指令dcmpg,dcmpl,fcmpg,fcmpl,lcmp跳转指令ifeq,iflt,ifle,ifne,ifgt,ifge,ifnull,ifnonnull比较条件跳转指令ificmpeq,ificmpne,ificmplt,ificmpgt,ificmple,ificmpge,ifacmpeq,ifacmpne多条件分支跳转tableswitch和lookupswitch无条件跳转goto函数调用与返回指令函数调用指令invokevirtual,invokeinterface,invokespecial,invokestatic,invokedynamic函数返回需要将返回值压入调用者操作数栈需要使用xreturn指令(x可以是i,l,f,d,a或空) PS:笔者个人习惯使用Bytecode Outline进行反编译这款插件输出的内容可读性会高点上面的内容输出下// class version 52.0 (52)// access flags 0x21public class Ex { // compiled from: Ex.java // access flags 0x1 public ()V L0 LINENUMBER 1 L0 ALOAD 0 INVOKESPECIAL java/lang/Object. ()V RETURN L1 LOCALVARIABLE this LEx; L0 L1 0 MAXSTACK 1 MAXLOCALS 1 // access flags 0x1 public judgeAge(I)V L0 LINENUMBER 4 L0 ICONST_0 ISTORE 2 L1 LINENUMBER 5 L1 ILOAD 1 BIPUSH 18 IF_ICMPLE L2 L3 LINENUMBER 6 L3 IINC 2 1 L4 LINENUMBER 7 L4 GETSTATIC java/lang/System.out : Ljava/io/PrintStream; LDC a litter old INVOKEVIRTUAL java/io/PrintStream.println (Ljava/lang/String;)V GOTO L5 L2 LINENUMBER 9 L2 FRAME APPEND [I] GETSTATIC java/lang/System.out : Ljava/io/PrintStream; LDC a litter cute INVOKEVIRTUAL java/io/PrintStream.println (Ljava/lang/String;)V L6 LINENUMBER 10 L6 IINC 2 1 L5 LINENUMBER 12 L5 FRAME SAME GETSTATIC java/lang/System.out : Ljava/io/PrintStream; ILOAD 2 INVOKEVIRTUAL java/io/PrintStream.println (I)V L7 LINENUMBER 13 L7 RETURN L8 LOCALVARIABLE this LEx; L0 L8 0 LOCALVARIABLE age I L0 L8 1 LOCALVARIABLE step I L1 L8 2 MAXSTACK 2 MAXLOCALS 3 // access flags 0x9 public static main([Ljava/lang/String;)V L0 LINENUMBER 16 L0 NEW Ex DUP INVOKESPECIAL Ex. ()V ASTORE 1 L1 LINENUMBER 17 L1 ALOAD 1 BIPUSH 16 INVOKEVIRTUAL Ex.judgeAge (I)V L2 LINENUMBER 18 L2 RETURN L3 LOCALVARIABLE args [Ljava/lang/String; L0 L3 0 LOCALVARIABLE ex LEx; L1 L3 1 MAXSTACK 2 MAXLOCALS 2}更多原创内容请搜索微信公众号啊驼(doubaotaizi)
