Java位元組碼 小結

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Reference

• javap 基本使用方法
• 深入理解java位元組碼
• 從Java代碼到位元組碼
• Java位元組碼.class檔案案例分析

位元組碼 核心概念

Class檔案是8位位元組流，按位元組對齊。之所以稱為位元組碼，是由於每條指令都僅僅佔領一個位元組。全部的作業碼和運算元都是按位元組對齊的。

資料結構

Java虛擬機器規範中規定。Class檔案格式採用一種相似C語言結構體的偽結構來儲存，它僅僅有兩種資料類型

無符號數（基礎資料型別 (Elementary Data Type)）

主要用於描寫敘述數字、索引引用、數量值、或UTF-8編碼構成的字串；
u1 – 1個位元組
u2 – 2個位元組
u4 – 4個位元組
u8 – 8個位元組

表（複合資料型別）

用於描寫敘述有層次關係的複合結構的資料。
習慣性以“_info”結尾

Class檔案格式

資料類型	名稱	數量
u4	magic	1
u2	minor_version	1
u2	major_version	1
u2	constant_pool_count	1
cp_info	constant_pool	constant_pool_count + 1
u2	access_flags	1
u2	this_class	1
u2	super_class	1
u2	interfaces_count	1
u2	interfaces	interfaces_count
u2	fields_count	1
field_info	fields	fields_count
u2	methods_count	1
method_info	methods	methods_count
u2	attributes_count	1
attribute_info	attributes	attributes_count

class說明

• magic： Class檔案的頭4個位元組，它的唯一作用是用於確認該檔案是否是能被JVM接受的Class檔案
• minor_version ：第5和第6位元組是次版本號碼號
• major_version:第7和第8位元組是主要版本號號

• constant_pool_count: 常量池大小

• cp_info : 複合資料結構，是一組常量資料結構，有11種常量資料結構
  

• access_flags :訪問標誌,access_flags的計算公式為：access_flags = flagA | flagB | flagB …

• field_info :欄位表（field_info）用於描寫敘述類或介面中聲明的變數，它包括類變數、執行個體變數，但不包括方法內的局部變數和塊變數。和cp_info部分不一樣。cp_info由於常量類型的不一樣其資料結構有11種，但field_info的結構僅僅有一種。

  （資料結構例如以下）
  
  欄位訪問標誌。和類的訪問標誌，由於修飾符不同稍有不同，具體見。

  
  

• method_info：方法表集合（method_info）和欄位表集合的結構是一致的，僅僅是訪問標誌不同。

  
  

• attribute_info：用於在Class檔案、欄位表、方法表中攜帶自己的屬性工作表集合，以用於描寫敘述某些情境的專有資訊。
  
  Java程式方法體裡面的代碼經過javac編譯器處理過後將終於位元組碼儲存在Code屬性內。抽象類別或介面中的方法不存在Code屬性。
  

• SourceFile：SourceFile屬性主要記錄產生這個Class檔案的源碼名稱，也屬於可選屬性，能夠使用javac的-g:none或-g:source選項來關閉或要求產生這些資訊。

• LocalVariableTable：LocalVariableTable屬性用於描寫敘述棧幀中局部變數表中的變數與Java源碼定義的變數之間的關係，可是這樣的關係並不是執行時必須，預設也不會產生到Class檔案裡，能夠通過javac中使用-g:none或-g:vars選項取消或者產生這項資訊。

• LineNumberTable：LineNumberTable屬性用於描寫敘述Java源碼行號和位元組碼行號（位元組碼的位移量）之間的相應關係，它不是執行時必須屬性。但預設會產生到Class檔案裡。

  也能夠在javac中使用-g:none或-g:lines選項來取消或顯示產生這一部分資訊。

具體參見 Java位元組碼.class檔案案例分析

jvm執行淺談

Java虛擬機器（JVM）是基於棧結構的。對於最初的main方法產生的全部的方法調用，都會在棧中產生一個幀。這些幀各自包括一組局部變數，這組局部變數就是這種方法在執行過程中所需的全部變數，包括一個指向this的引用、該方法的全部參數以及其它局部定義的變數。對於類方法（即static方法），其參數列表從0開始算起。而對於執行個體方法。位置0是用來儲存this引用。
class執行就是jvm順序執行一條條儲存在Code中的指令，例如以下所看到的：

動態過程，例如以下：

public class Demo {    public static void foo() {       int a = 1;       int b = 2;       int c = (a + b) * 5;    }}

具體參見
- 深入理解java位元組碼
- 從Java代碼到位元組碼

javap 反組譯碼

javap是JDK內建的反組譯碼器。能夠查看java編譯器為我們產生的位元組碼。通過它，我們能夠對比源碼和位元組碼。從而瞭解非常多編譯器內部的工作。
文法：
　　javap [ 命令選項 ] class…
　　javap 命令用於解析類檔案。其輸出取決於所用的選項。

若沒有使用選項。javap 將輸出傳遞給它的類的 public 域及方法。javap 將其輸出到標準輸出裝置上。
命令選項
　　-help 輸出 javap 的協助資訊。
　　-l 輸出行及局部變數表。

　　-public 僅僅顯示 public 類及成員。

　　-protected 僅僅顯示 protected 和 public 類及成員。
　　-package 僅僅顯示包、protected 和 public 類及成員。這是預設設定。
　　-private 顯示全部類和成員。

　　-s 輸出內部類型簽名。
　　-c 輸出類中各方法的未解析的代碼。即構成 Java 位元組碼的指令。
　　-verbose 輸出堆棧大小、各方法的 locals 及 args 數,以及class檔案的編譯版本號碼
　　-classpath[路徑] 指定 javap 用來尋找類的路徑。假設設定了該選項，則它將覆蓋預設值或 CLASSPATH 環境變數。檔案夾用冒號分隔。

　 -bootclasspath[路徑] 指定載入自舉類所用的路徑。

預設情況下，自舉類是實現核心 Java 平台的類。位於 jrelib以下。
　　-extdirs[dirs] 覆蓋搜尋安裝方式擴充的位置。

擴充的預設位置是 jrelibext。

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