本系列主要記錄筆者在學(xué)習(xí) [深入理解Java虛擬機(jī)] 一書時(shí)的理解
我們都知道在Java中赊级，我們并不需要過多的在意內(nèi)存的管理斩个，這一切都交給了虛擬機(jī)自動(dòng)管理爬虱，我們并不需要操心何時(shí)需要去釋放一個(gè)對(duì)象的內(nèi)存讳推。
當(dāng)然析砸，如果出現(xiàn)了內(nèi)存溢出或泄漏，我們就必須去了解一下Java虛擬機(jī)的內(nèi)存管理機(jī)制以便于我們解決問題
[筆者仍為Android初學(xué)者垮庐。如有解釋錯(cuò)誤的地方，歡迎評(píng)論區(qū)指正探討]
本篇為該系列第四篇坞琴，概述類文件結(jié)構(gòu)哨查。
概述
想要深入的了解Jvm，那么解析class文件是必不可少的剧辐，Class文件格式采用一種類似于C語言結(jié)構(gòu)體的偽結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)寒亥，這種偽結(jié)構(gòu)中只有兩種數(shù)據(jù)類型：無符號(hào)數(shù)和表邮府。
- 無符號(hào)數(shù)屬于基本的數(shù)據(jù)類型，以u(píng)1溉奕、u2褂傀、u4、u8來分別代表1個(gè)字節(jié)加勤、2個(gè)字節(jié)仙辟、4個(gè)字節(jié)和8個(gè)字節(jié)的無符號(hào)數(shù)，無符號(hào)數(shù)可以用來描述數(shù)字鳄梅、索引引用叠国、數(shù)量值或者按照UTF-8編碼構(gòu)成字符串值。
- 表是由多個(gè)無符號(hào)數(shù)或者其他表作為數(shù)據(jù)項(xiàng)構(gòu)成的復(fù)合數(shù)據(jù)類型戴尸，所有表都習(xí)慣性地以“_info”結(jié)尾粟焊。表用于描述有層次關(guān)系的復(fù)合結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，整個(gè)Class文件本質(zhì)上就是一張表孙蒙。
接下來我們依照這張圖项棠，一步一步的解析類文件的結(jié)構(gòu)：
魔數(shù)Magic Number
每個(gè)Class文件的頭4個(gè)字節(jié)稱為魔數(shù)（Magic Number），它的唯一作用是確定這個(gè)文件是否為一個(gè)能被虛擬機(jī)接受的Class文件挎峦。很多文件存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)中都使用魔數(shù)來進(jìn)行*身份識(shí)別香追，譬如圖片格式，如gif或者jpeg等在文件頭中都存有魔數(shù)浑测。
使用魔數(shù)而不是擴(kuò)展名來進(jìn)行識(shí)別主要是基于安全方面的考慮翅阵，因?yàn)槲募U(kuò)展名可以隨意地改動(dòng)。
版本號(hào)
緊接著魔數(shù)的是版本號(hào)迁央，分為次版本號(hào)和主版本號(hào)掷匠，高版本的JDK能向下兼容以前版本的Class文件，但不能運(yùn)行以后版本的Class文件岖圈，即使文件格式并未發(fā)生任何變化讹语，虛擬機(jī)也必須拒絕執(zhí)行超過其版本號(hào)的Class文件。
常量池
接下來是常量池蜂科，常量池可以理解為Class文件之中的資源倉(cāng)庫(kù)顽决，
它是Class文件結(jié)構(gòu)中與其他項(xiàng)目關(guān)聯(lián)最多的數(shù)據(jù)類型，也是占用Class文件空間最大的數(shù)據(jù)項(xiàng)目之一导匣，同時(shí)它還是在Class文件中第一個(gè)出現(xiàn)的表類型數(shù)據(jù)項(xiàng)目才菠。
由于常量池?cái)?shù)量是不確定的，所以需要有一個(gè)u2類型的數(shù)據(jù)用來存儲(chǔ)常量池?cái)?shù)量贡定。
常量池主要存放兩大類常量：字面量和符號(hào)引用赋访。字面量指的是文本字符串、聲明為final的常量值等。而而符號(hào)引用則屬于編譯原理方面的概念蚓耽，包括：類和接口的全限定名渠牲，字段的名稱和描述符，方法的名稱和描述符步悠。
Java代碼在進(jìn)行Javac編譯的時(shí)候签杈，并不像C和C++那樣有“連接”這一步驟，而是在虛擬機(jī)加載Class文件的時(shí)候進(jìn)行動(dòng)態(tài)連接鼎兽。也就是說答姥，在Class文件中不會(huì)保存各個(gè)方法、字段的最終內(nèi)存布局信息接奈，因此這些字段踢涌、方法的符號(hào)引用不經(jīng)過運(yùn)行期轉(zhuǎn)換的話無法得到真正的內(nèi)存入口地址，也就無法直接被虛擬機(jī)使用序宦。當(dāng)虛擬機(jī)運(yùn)行時(shí)睁壁，需要從常量池獲得對(duì)應(yīng)的符號(hào)引用，再在類創(chuàng)建時(shí)或運(yùn)行時(shí)解析互捌、翻譯到具體的內(nèi)存地址之中潘明。
常量池中每一項(xiàng)常量都是一個(gè)表，看一下圖
表里存儲(chǔ)的各種類型的數(shù)據(jù)的一些信息秕噪，這里就不深入展開了钳降。
訪問標(biāo)志
接下來的兩個(gè)直接表示訪問標(biāo)志，這個(gè)標(biāo)志用來識(shí)別一些類或接口層次的訪問信息腌巾，包括：這個(gè)class是類還是接口遂填，是不是public，是不是abstract澈蝙，是不是final等等信息吓坚。
access_flags中一共有16個(gè)標(biāo)志位可以使用，1為真灯荧，0為假礁击。
類索引，父類索引逗载，接口索引集合
類索引（this_class）和父類索引（super_class）都是一個(gè)u2類型的數(shù)據(jù)哆窿，而接口索引集合（interfaces）是一組u2類型的數(shù)據(jù)的集合。
Class文件中由這三項(xiàng)數(shù)據(jù)來確定這個(gè)類的繼承關(guān)系厉斟。
- 類索引用于確定這個(gè)類的全限定名.
- 父類索引用于確定這個(gè)類的父類的全限定名挚躯。由于Java語言不允許多重繼承，所以父類索引只有一個(gè)擦秽，除了
java.lang.Object之外秧均，所有的Java類都有父類食侮，因此除了java.lang.Object外，所有Java類的父類索引都不為0目胡。 - 接口索引集合就用來描述這個(gè)類實(shí)現(xiàn)了哪些接口，接口索引集合還有一個(gè)標(biāo)記（interface_count）链快，用來標(biāo)記實(shí)現(xiàn)了多少個(gè)接口誉己。
這些索引值各自指向一個(gè)類型為CONSTANT_Class_info的類描述符常量，通過CONSTANT_Class_info類型的常量中的索引值可以找到定義在CONSTANT_Utf8_info類型的常量中的全限定名字符串域蜗。
字段表集合
字段表（field_info）用于描述接口或者類中聲明的變量巨双。字段（field）包括類級(jí)變量以及實(shí)例級(jí)變量，但不包括在方法內(nèi)部聲明的局部變量霉祸。
一個(gè)字段表中包含了字段的作用域（public筑累、private、protected修飾
符）丝蹭、是實(shí)例變量還是類變量（static修飾符）慢宗、可變性（final）、并發(fā)可見性（volatile修飾符奔穿，是否強(qiáng)制從主內(nèi)存讀寫）镜沽、可否被序列化（transient修飾符）、字段數(shù)據(jù)類型（基本類型贱田、對(duì)象缅茉、數(shù)組）、字段名稱等等信息男摧。
大部分信息都是用bool值來表示的蔬墩，是或者否。
而字段叫什么名字耗拓、字段被定義為什么數(shù)據(jù)類型拇颅，這些都是無法固定的，只能引用常量池中的常量來描述帆离。
方法表集合
類似于字段表蔬蕊，方法表依次包括了訪問標(biāo)志（access_flags）、名稱索引（name_index）哥谷、描述符索引（descriptor_index）岸夯、屬性表集合（attributes）等幾項(xiàng)。
常規(guī)的標(biāo)志都和字段表的標(biāo)志一樣们妥，用bool值來表示猜扮。
不過不同于字段的是，方法還應(yīng)該有方法代碼监婶，而這部分存放在屬性表的code字段里旅赢。屬性表是Class文件格式中最具擴(kuò)展性的一種數(shù)據(jù)項(xiàng)目齿桃，下面我們來了解一下屬性表。
屬性表
屬性表（attribute_info）在前面的講解之中已經(jīng)出現(xiàn)過數(shù)次煮盼，在Class文件短纵、字段表、方法表都可以攜帶自己的屬性表集合僵控，以用于描述某些場(chǎng)景專有的信息香到。
與Class文件中其他的數(shù)據(jù)項(xiàng)目要求嚴(yán)格的順序、長(zhǎng)度和內(nèi)容不同报破，屬性表集合的限制稍微寬松了一些悠就，不再要求各個(gè)屬性表具有嚴(yán)格順序，并且只要不與已有屬性名重復(fù)充易，任何人實(shí)現(xiàn)的編譯器都可以向?qū)傩员碇袑懭胱约憾x的屬性信息
屬性表中可以包括很多信息梗脾，比如方法代碼（code），常量值（ConstantValue）盹靴，異常(Exceptions)炸茧，源文件名稱（SourceFile）等等信息，對(duì)于每個(gè)屬性鹉究，它的名稱需要從常量池中引用一個(gè)CONSTANT_Utf8_info類型的常量來表示宇立，而屬性值的結(jié)構(gòu)則是完全自定義的，只需要通過一個(gè)u4的長(zhǎng)度屬性去說明屬性值所占用的位數(shù)即可自赔。
小結(jié)
類文件結(jié)構(gòu)大概就介紹到這里妈嘹，每一種表都有各自的屬性，但是無外乎都記錄了我們?cè)瓉韏ava文件中寫的一些屬性绍妨，變量润脸，方法的信息。這些信息多種多樣他去，這里就不深入闡述毙驯，簡(jiǎn)單了解。
