Class%20文件实现语言无关性，JVM%20实现平台无关性，参考《Java%20虚拟机规范》一个%20Class%20文件描述了一个类或接口的明确定义，文件内容是一组以%208%20字节为单位的二进制流，各数据项间没有分隔符，超过%208%20字节的数据项按%20Big-Endian%20切分后存储。数据项分两种：

• 无符号数：描述基本类型；用%20u1,u2,u4,u8%20分别表示%201,2,4,8%20字节长度的无符号数；存储数字值、索引序号、UTF-8%20编码值等

• 表：由无符号数、其他表嵌套构成的复合类型；约定%20_info%20后缀；存储字段类型、方法签名等

  3.1、结构定义
  3.2、语法

  参考文档：The%20class%20File%20Format

  ClassFile%20{
%20%20u4%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20magic;%20%20%20%20%20%20%20%20%20//%20魔数%20%20u2%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20minor_version;%20//%20版本号%20%20u2%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20major_version;%20%20u2%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20constant_pool_count;%20//%20常量池%20%20cp_info%20%20%20%20%20%20%20%20constant_pool[constant_pool_count-1];%20%20u2%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20access_flags;%20%20%20%20%20//%20类访问标记%20%20u2%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20this_class;%20%20%20%20%20%20%20//%20本类全限定名%20%20u2%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20super_class;%20%20%20%20%20%20//%20单一父类%20%20u2%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20interfaces_count;%20//%20多个接口%20%20u2%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20interfaces[interfaces_count];%20%20u2%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20fields_count;%20%20//%20字段表%20%20field_info%20%20%20%20%20fields[fields_count];%20%20u2%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20methods_count;%20//%20方法表%20%20method_info%20%20%20%20methods[methods_count];%20%20u2%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20attributes_count;%20//%20类属性%20%20attribute_info%20attributes[attributes_count];}

• magic：魔数，简单识别%20*.class%20文件，值固定为%200xCAFEBABE

• minor_version,%20major_version：Class%20文件的次、主版本号
• constant_pool_count：常量池大小+1
• constant_pool：常量池，索引从%201%20开始，0%20值被预留表示不引用任何常量池中的任何常量；常量分两类
• 字面量：如%20UTF8%20字符串、int、float、long、double%20等数字常量
• 符号引用：类、接口的全限定名、字段名与描述符、方法类型与描述符等%20现有常量共计%2017%20种，常量间除了都使用u1%20tag前缀标识常量类型外，结构互不相同，常见的有：

• CONSTANT_Utf8_info：保存由%20UTF8%20编码的字符串

  CONSTANT_Utf8_info%20{
%20%20u1%20tag;%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20//%20值为%201%20%20u2%20length;%20%20%20%20%20%20%20%20//%20bytes%20数组长度，u2%20最大值%2065535，即单个字符串字面量不超过%2064KB%20%20u1%20bytes[length];%20//%20长度不定的字节数组}

• CONSTANT_Class_info：表示类或接口的符号引用

  CONSTANT_Class_info%20{
u1%20tag;%20%20%20%20%20%20%20%20//%20值为%207u2%20name_index;%20//%20指向全限定类名的%20Utf8_info%20//%20常量间存在层级组合关系}

• CONSTANT_Fieldref_info,%20CONSTANT_Methodref_info,%20CONSTANT_NameAndType_info：成员变量、成员方法及其类型描述符

  CONSTANT_Fieldref_info%20{
%20%20u1%20tag;%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20//%20值为%209%20%20u2%20class_index;%20%20%20%20%20%20%20%20%20//%20所属类%20%20u2%20name_and_type_index;%20//%20字段的名称、类型描述符}CONSTANT_Methodref_info%20{%20%20u1%20tag;%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20//%20值为%2010%20%20u2%20class_index;%20%20%20%20%20%20%20%20%20//%20所属类%20%20u2%20name_and_type_index;%20//%20方法的名称、签名描述符}CONSTANT_NameAndType_info%20{%20%20u1%20tag;%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20//%20值为%2012%20%20u2%20name_index;%20%20%20%20%20%20%20//%20字段或方法的名称%20%20u2%20descriptor_index;%20//%20类型描述符}

如上只列举了其中%205%20种常量的结构，可见常量间通过组合的方式，来描述层级关系

• access_flags：类的访问标记，有%2016bit，每个标记对应一个位，比如ACC_PUBLIC对应0x0001，表示类被%20public%20修饰；其他%208%20个标记参考%20Opcodes.ACC_XXX

• this_class,%20super_class：指向本类、唯一父类的%20Class_info%20符号常量
• interface_count,%20interfaces：描述此类实现的多个接口信息

• fields_count,%20fields：字段表；描述类字段、成员变量的个数及详细信息

  field_info%20{
%20%20u2%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20access_flags;%20%20%20%20%20//%20作用域、static,final,volatile%20等访问标记%20%20u2%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20name_index;%20%20%20%20%20%20%20//%20字段名%20%20u2%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20descriptor_index;%20//%20类型描述符%20%20u2%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20attributes_count;%20//%20字段的属性表%20%20attribute_info%20attributes[attributes_count];}

类型描述符简化描述了字段的数据类型、方法的参数列表及返回值，与%20Java%20中的类型对于关系如下：

• 基本类型：Z:boolean,%20B:byte,%20C:char,%20S:short,%20I:int,%20F:float,%20D:double,%20J:long

• void%20及引用类型：V:void
• 引用类型：L:_，类名中的%20.%20替换为%20/，添加%20;%20分隔符，如%20Object%20类描述为Ljava/lang/Object;
• 数组类型：每一维用一个前置%20[%20表示%20示例：boolean%20regionMatch(int,%20String,%20int,%20int)对应描述符为%20(ILjava/lang/String;II)Z

• methods_count,%20methods：方法表；完整描述各成员方法的修饰符、参数列表、返回值等签名信息

  method_info%20{
%20%20u2%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20access_flags;%20%20%20%20%20//%20访问标记%20%20u2%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20name_index;%20%20%20%20%20%20%20//%20方法名%20%20u2%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20descriptor_index;%20//%20方法描述符%20%20u2%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20attributes_count;%20//%20方法属性表%20%20attribute_info%20attributes[attributes_count];}

字段表、方法表都可以带多个属性表，如常量字段表、方法字节码指令表、方法异常表等。属性模板：

attribute_info%20{%20%20u2%20attribute_name_index;%20%20%20//%20属性名%20%20u4%20attribute_length;%20%20%20%20%20%20%20//%20属性数据长度%20%20u1%20info[attribute_length];%20//%20其他字段，各属性的结构不同}

属性有%2020+%20种，此处只记录常见的三种

• Code%20属性：存储方法编译后的字节码指令

  Code_attribute%20{
%20%20u2%20attribute_name_index;%20//%20属性名，指向的%20Utf8_info%20值固定为%20"Code"%20%20u4%20attribute_length;%20%20%20%20%20//%20剩下字节长度%20%20u2%20max_stack;%20%20//%20操作数栈最大深度，对于此方法的栈帧中操作数栈的深度%20%20u2%20max_locals;%20//%20以%20slot%20变量槽为单位的局部变量表大小，存储隐藏参数%20this，实参列表，catch%20参数，局部变量等%20%20u4%20code_length;%20%20%20%20%20%20%20//%20字节码指令总长度%20%20u1%20code[code_length];%20//%20JVM%20指令集大小%20200+，单个指令的编号用%20u1%20描述%20%20u2%20exception_table_length;%20//%20异常表，描述方法内各指令区间产生的异常及其%20handler%20地址%20%20{%20%20%20u2%20start_pc;%20%20%20//%20catch_type%20类型的异常，会在%20[start_pc,%20end_pc)%20指令范围内抛出%20%20%20u2%20end_pc;%20%20%20%20%20%20u2%20handler_pc;%20//%20若抛出此异常，则%20goto%20到%20handler_pc%20处执行%20%20%20u2%20catch_type;%20%20}%20exception_table[exception_table_length];%20%20u2%20attributes_count;%20//%20Code%20属性自己的属性%20%20attribute_info%20attributes[attributes_count];}

• LineNumberTable%20属性：记录%20Java%20源码行号与字节码行号的对应关系，用于抛异常时显示堆栈对应的行号等信息。可作为%20Code%20属性的子属性

  LineNumberTable_attribute%20{
%20%20u2%20attribute_name_index;%20u4%20attribute_length;%20%20u2%20line_number_table_length;%20%20{%20%20%20u2%20start_pc;%20%20%20%20%20//%20字节码指令区间开始位置%20%20%20u2%20line_number;%20%20//%20对应的源码行号%20%20}%20line_number_table[line_number_table_length];}

• LocalVariableTable%20属性：记录%20Java%20方法中局部变量的变量名，与栈帧局部变量表中的变量的对应关系，用于保留各方法有意义的变量名称

  LocalVariableTable_attribute%20{
%20%20u2%20attribute_name_index;%20u4%20attribute_length;%20%20u2%20local_variable_table_length;%20%20{%20%20%20u2%20start_pc;%20//%20局部变量生命周期开始的字节码偏移量%20%20%20u2%20length;%20%20%20//%20向后生命周期覆盖的字节码长度%20%20%20u2%20name_index;%20%20%20%20%20%20%20//%20变量名%20%20%20u2%20descriptor_index;%20//%20类型描述符%20%20%20u2%20index;%20//%20对应的局部变量表中的%20slot%20索引%20%20}%20local_variable_table[local_variable_table_length];}

其他属性直接参考%20JVM%20文档

public class DynamicDispatch {
    static abstract class Human {
        protected abstract void f();
    }
    static class Man extends Human {
        @Override
        protected void f() {
            System.out.println("Man f()");
        }
    }
    static class Woman extends Human {
        @Override
        protected void f() {
            System.out.println("Woman f()");
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        Human man = new Man(); // 虽然静态类型都是 Human
        Human woman = new Woman();
        man.f();   // Man f()   // invokevirtual #6 // Method com/ch08/DynamicDispatch$Human.f:()V
        woman.f(); // Woman f() // 虽然字节码指令的参数，都是静态类型方法的符号引用
        man = new Woman();
        man.f(); // Woman f() // 但 invokevirtual 会根据 Receiver 实际类型，在运行时解析到实际类的直接引用
    }
}

public class FieldHasNoPolymorphic {
    static class Father {
        public int money = 1;
        public Father() {
            money = 2;
            showMoney();
        }
        public void showMoney() { System.out.println("Father, money = " + money); }
    }
    static class Son extends Father {
        public int money = 3; // 子类字段在类加载的准备阶段被赋零值
        public Son() { // 子类构造器第一行默认隐藏调用 super()
            money = 4;
            showMoney();
        }
        public void showMoney() { System.out.println("Son, money = " + money); }
    }
    public static void main(String[] args) {
        Father guy = new Son(); 
        System.out.println("guy, money = " + guy.money);
    }
}
// Son, money = 0 // Father 类构造器执行，动态分派执行了 Son::showMoney()
// Son, money = 4 // Son 类构造器中访问最新的、自己的 money 字段
// guy, money = 2 // 字段的读写没有动态分派，静态类型是谁，就访问谁的字段