class文件结构浅析（2）
2024-10-21 06:36:50
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请先看上一篇：Class类文件结构浅析
上一篇讲的都是理论。以下我们亲自实践一下。
首先编写一个简单的java类：
public class Test
{
private int m;
private String str; public int func(int m,String str)
{
str += "OK";
m = 10;
return -1;
} public static void main(String[] arg)
{
String str = "test";
int m = 20;
new Test().func(m,str);
}
}
紧接着我们使用javac编译器将其编译为class字节码格式。这篇文章以分析这个类的字节码为主。分析之前先介绍两个工具，一个是winHex，16进制编辑器，能够以16进制的形式查看class源文件。还有一个是jdk自带的反编译工具javap。我们能够一边分析16进制数据，一边对比着javap编译后的结果。
首先使用javap -verbose命令查看反编译结果。
C:\Users\Rowand jj\Desktop>javap -verbose Test
Classfile /C:/Users/Rowand jj/Desktop/Test.class
Last modified 2014-5-2; size 616 bytes
MD5 checksum cfd6b2e7d9d99dda3b84d1dbe87ce657
Compiled from "Test.java"
public class Test
SourceFile: "Test.java"
minor version: 0
major version: 51
flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
Constant pool:
#1 = Methodref #11.#26 // java/lang/Object."<init>":()V
#2 = Class #27 // java/lang/StringBuilder
#3 = Methodref #2.#26 // java/lang/StringBuilder."<init>":(
)V
#4 = Methodref #2.#28 // java/lang/StringBuilder.append:(Lj
ava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
#5 = String #29 // OK
#6 = Methodref #2.#30 // java/lang/StringBuilder.toString:(
)Ljava/lang/String;
#7 = String #31 // test
#8 = Class #32 // Test
#9 = Methodref #8.#26 // Test."<init>":()V
#10 = Methodref #8.#33 // Test.func:(ILjava/lang/String;)I
#11 = Class #34 // java/lang/Object
#12 = Utf8 m
#13 = Utf8 I
#14 = Utf8 str
#15 = Utf8 Ljava/lang/String;
#16 = Utf8 <init>
#17 = Utf8 ()V
#18 = Utf8 Code
#19 = Utf8 LineNumberTable
#20 = Utf8 func
#21 = Utf8 (ILjava/lang/String;)I
#22 = Utf8 main
#23 = Utf8 ([Ljava/lang/String;)V
#24 = Utf8 SourceFile
#25 = Utf8 Test.java
#26 = NameAndType #16:#17 // "<init>":()V
#27 = Utf8 java/lang/StringBuilder
#28 = NameAndType #35:#36 // append:(Ljava/lang/String;)Ljava/l
ang/StringBuilder;
#29 = Utf8 OK
#30 = NameAndType #37:#38 // toString:()Ljava/lang/String;
#31 = Utf8 test
#32 = Utf8 Test
#33 = NameAndType #20:#21 // func:(ILjava/lang/String;)I
#34 = Utf8 java/lang/Object
#35 = Utf8 append
#36 = Utf8 (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
#37 = Utf8 toString
#38 = Utf8 ()Ljava/lang/String;
{
public Test();
flags: ACC_PUBLIC
Code:
stack=1, locals=1, args_size=1
0: aload_0
1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."<init>":()V
4: return
LineNumberTable:
line 1: 0 public int func(int, java.lang.String);
flags: ACC_PUBLIC
Code:
stack=2, locals=3, args_size=3
0: new #2 // class java/lang/StringBuilder
3: dup
4: invokespecial #3 // Method java/lang/StringBuilder.
"<init>":()V
7: aload_2
8: invokevirtual #4 // Method java/lang/StringBuilder.
append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
11: ldc #5 // String OK
13: invokevirtual #4 // Method java/lang/StringBuilder.
append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
16: invokevirtual #6 // Method java/lang/StringBuilder.
toString:()Ljava/lang/String;
19: astore_2
20: bipush 10
22: istore_1
23: iconst_m1
24: ireturn
LineNumberTable:
line 8: 0
line 9: 20
line 10: 23 public static void main(java.lang.String[]);
flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
Code:
stack=3, locals=3, args_size=1
0: ldc #7 // String test
2: astore_1
3: bipush 20
5: istore_2
6: new #8 // class Test
9: dup
10: invokespecial #9 // Method "<init>":()V
13: iload_2
14: aload_1
15: invokevirtual #10 // Method func:(ILjava/lang/String
;)I
18: pop
19: return
LineNumberTable:
line 15: 0
line 16: 3
line 17: 6
line 18: 19
}
大家可能看的有点晕，不要紧，我们一步一步来分析。以下我们使用winhex打开Test.class文件：
准备工作都做好了，以下開始分析吧。假设你对class文件一无所知，请先阅读上一篇文章。
通过上一篇文章，我们了解了class文件的基本结构，首先来回想一下，class文件是由一组以8位字节为基础单位的二进制流，各个数据项目严格依照顺序紧凑的排列在一起，中间没有不论什么分隔符。
class文件格式以一种类似c语言结构体的伪结构存储，这样的伪结构仅仅有两种数据类型：
无符号数和表。无符号数是基本数据类型，以u1 u2 u4 u8代表1字节 2字节 4字节 8字节，表是由多个无符号数或者其它表构成的复合结构。
整个class文件就是一张表，其结构例如以下：
ClassFile {
u4 magic;//魔数(0xCAFEBABE)
u2 minor_version;//次版本
u2 major_version;//主版本
u2 constant_pool_count;//常量池容量计数值
cp_info constant_pool[constant_pool_count-1];//常量池
u2 access_flags;//訪问标志
u2 this_class;//类索引
u2 super_class;//父类索引
u2 interfaces_count;//接口计数器
u2 interfaces[interfaces_count];//接口索引集合
u2 fields_count;//字段计数器
field_info fields[fields_count];//字段表
u2 methods_count;//方法计数器
method_info methods[methods_count];//方法表
u2 attributes_count;//属性表计数器
attribute_info attributes[attributes_count];//属性表集合
}
以下看头四个字节，正好是0xCAFEBABE,即所谓的魔数。紧接着四个字节是0x0000 0033。相应10进制为51，这代表当前class文件的版本，查表后发现是JDK1.7.0。
接下来就是所谓的常量池了，首先是常量池计数器，值为0x0027，相应10进制为39，说明一共同拥有38项常量（第0项保留），对比javap反编译后的汇编代码也能够证实（#38）。
watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvY2hkamo=/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/SouthEast" alt="">
常量池中的项目类型以一个u1类型的tag标识，比方0x0A(offset为0000 000A)，十进制为10，这个tag代表的是CONSTANT_Methodref_info类型（查表可知），表示对类中方法的符号引用。
紧接着两个字节（u2）为类描写叙述符索引，值为0x000B（第11项常量池数据项），再接着的两个字节是名称和类型描写叙述符，值为0x001A（第26项常量池数据项）。这四个字节都引用了常量池其它数据项。反编译的结果例如以下，能够看到方法的类描写叙述符为java/lang/Object,名称和类型描写叙述符"<init>":<v>.
watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvY2hkamo=/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/SouthEast" alt="">
第一项常量分析完成，咱们往下看，紧接着一个字节是0x07，该tag相应的表是CONSTANT_Class_info类型：
所以紧随其后的两个字节为指向全限定名的常量项的索引，值为0x001B,指向常量池第27项常量。例如以下：
能够发现第27项常量的头一个字节为0x01，即CONSTANT_Utf8_info：
所以接下来的两个字节为字符串所占的字节数。0x0017。即十进制的23，所以接下来的23个字节即为字符串值。查看winhex可知，值为：java/lang/StringBuilder：
对比一下汇编代码：
说明我们解读没有不论什么问题。
第二项常量分析完成，看第三项，tag值为0x0A，又是一个
CONSTANT_Methodref_info，依照上面的分析流程分析....
因为常量池太过庞大，这里仅分析到这。后面的大家能够自己分析，然后对比汇编代码验证你的分析结果。
常量池之后的表项为access_flags，即訪问标志，占两个字节（u2）。怎样在winhex中找到两个字节呢？这里有个技巧，通过刚才的汇编代码发现常量池最后一项常量为#38，该常量后即为訪问标志位：
在winhex中找到这个串：
所以红色圈出来的两个字节即为訪问标志，0x0021。
这正好是0x0020|0x0001（查表）,所以訪问标志为ACC_PUBLIC,ACC_SUPER。查看汇编代码：
验证了我们的解析结果，是不是非常easy？
接下来各自是this_class和super_class即本类索引和父类索引，
this_class值为0x0008,类索引为8。即常量池的第8项：
super_class值为0x000B,类索引为11,即常量池的第11项：
能够清晰的看出类名为Test。父类为Object。
接下来是接口计数器。值为0x0000，代表这个类没有实现不论什么接口。
至此。我们分析完了类索引。父类索引，接口索引。
以下到了字段表集合了。
首先两个字节为字段表计数器。值为0x0002：
有两个字段。咱仅仅分析第一个字段。
头两个字节0x0002为訪问标志，相应的是private：
watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvY2hkamo=/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/Center" alt="">
紧接着两个字节为字段简单名称。0x000C,指向常量池的第12项，值为m。然后0x000D为字段描写叙述符,指向常量池的第13项，值为I。代表Int，最后两个字节为属性表，值为0x0000。到这里我们能够猜測源文件里有个私有成员变量定义：private int m,与事实相符！接下来第二个字段为private String str。
字段表分析到这，接下来是方法表。事实上方法表跟字段表格式是基本一致的，依照上面流程就可以。首先是方法表计数器0x0003，代表有三个方法（多的那个方法是<init>方法）,看第一个,訪问标志位0x0001，相应的是public，然后名称索引位0x0010，指向第16项常量，这是名称索引：
watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvY2hkamo=/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/Center" alt="">
然后是0x0011，为描写叙述符索引：
即为init方法。
好了，方法表就分析到这了。
整个class文件也分析的差点儿相同了。相信大家看完之后对class文件结构会有进一步的了解的。
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