大家好僧须，由于最近被動態(tài)加載的知識卡住巍耗，而動態(tài)加載涉及到j(luò)ava虛擬機中的加載機制亮元，因此我決定花一定的時間來學(xué)習(xí)java虛擬機，特別是類加載部分史隆，主要參照《深入理解java虛擬機》這本書進行學(xué)習(xí)，這本書的pdf版請前往鏈接獲取曼验。
http://download.csdn.net/detail/hollow12384/9606072
今天是java虛擬機的第一門課程泌射，主要講解的內(nèi)容如下：
（1）java虛擬機的語言無關(guān)性
（2）Class文件結(jié)構(gòu)概述
（3）解剖Class文件每個字節(jié)的含義
java面世時就提出一個口號：”一次編寫，到處運行“鬓照，這句話表明了java的目標(biāo)是跨平臺運行熔酷，這個目標(biāo)最終怎么實現(xiàn)呢？自然是通過操作系統(tǒng)的
應(yīng)用層實現(xiàn)豺裆，而實現(xiàn)的方式就是虛擬機了纯陨。只要不同平臺的虛擬機和所有平臺都使用統(tǒng)一的程序存儲格式—–字節(jié)碼格式，就能達到跨平臺的目的留储。
這里就涉及到一個概念翼抠，什么是字節(jié)碼格式？
字節(jié)碼（英語：Bytecode）通常指的是已經(jīng)經(jīng)過編譯获讳，但與特定機器碼無關(guān)阴颖，需要直譯器轉(zhuǎn)譯后才能成為機器碼的中間代碼。字節(jié)碼通常不像源碼一樣可以讓人閱讀丐膝，而是編碼后的數(shù)值常量量愧、引用、指令等構(gòu)成的序列帅矗。
字節(jié)碼主要為了實現(xiàn)特定軟件運行和軟件環(huán)境偎肃、與硬件環(huán)境無關(guān)。字節(jié)碼的實現(xiàn)方式是通過編譯器和虛擬機器浑此。編譯器將源碼編譯成字節(jié)碼累颂，特定平臺上的虛擬機器將字節(jié)碼轉(zhuǎn)譯為可以直接執(zhí)行的指令。字節(jié)碼的典型應(yīng)用為Java bytecode凛俱。
通俗的說紊馏，字節(jié)碼就是源碼經(jīng)過編譯器后出來的東西。
字節(jié)碼本質(zhì)上就是二進制碼蒲犬。
不過朱监，java的強大之處不止在于跨平臺，java不僅具有平臺無關(guān)性原叮，而且具有很強的語言無關(guān)性赫编。什么意思呢巡蘸？
不管是什么語言，只要對應(yīng)的編譯器能夠?qū)⒊绦虼a編譯成Class文件擂送，java虛擬機并不在乎到底Class文件是由什么得來的悦荒，只要它符合Class文件結(jié)構(gòu)的要求，就能在java虛擬機中運行团甲。
前面我們已經(jīng)介紹了逾冬，java虛擬機運行的是Class文件，那么Class文件到底是什么呢躺苦？Class文件的結(jié)構(gòu)又該符合什么要求呢身腻？下面講解的就是這個內(nèi)容。
首先明確一點匹厘，Class文件是一組以8個字節(jié)為基礎(chǔ)單位的二進制流嘀趟。Class文件流中沒有分割符，這使得Class文件儲存的數(shù)據(jù)幾乎都是有效的關(guān)鍵的數(shù)據(jù)愈诚。有人可能會問她按，如果儲存的數(shù)據(jù)需要占用8個字節(jié)以上的空間怎么辦呢？這個時候就按照高位在前的方式炕柔，分割成若干個8個字節(jié)進行儲存酌泰。
那具體應(yīng)該怎么儲存呢？Class文件格式采用了類似于C語言結(jié)構(gòu)體的偽結(jié)構(gòu)進行儲存匕累。這種結(jié)構(gòu)只有兩種數(shù)據(jù)類型：無符號數(shù)和表陵刹。后面關(guān)于Class文件的結(jié)構(gòu)解析都要建立在這兩種數(shù)據(jù)類型上，因此先講解這兩種數(shù)據(jù)類型欢嘿。
無符號數(shù)屬于基本的數(shù)據(jù)類型衰琐，以u1,u2,u4,u8分別代表1個字節(jié)，2個字節(jié)炼蹦，4個字節(jié)和8個字節(jié)的無符號數(shù)羡宙，無符號數(shù)可以用來描述數(shù)字，索引引用掐隐，數(shù)量值狗热，或者按照utf-8編碼構(gòu)成字符串值。
表是由多個無符號數(shù)或其他表作為數(shù)據(jù)項構(gòu)成的復(fù)合數(shù)據(jù)類型瑟枫。所有的表都習(xí)慣性的用_info結(jié)尾斗搞，因此可以用這個來區(qū)分表和無符號數(shù)。整個Class本質(zhì)上就是一張表慷妙，它由以下的數(shù)據(jù)項構(gòu)成：
無論是無符號數(shù)還是表，如果需要描述同一個類型并且數(shù)據(jù)量不多允悦，經(jīng)常會使用一個前置的容量計數(shù)器加上若干個數(shù)據(jù)項的形式膝擂，這個時候稱這一系列連續(xù)的某個類型的數(shù)據(jù)為某一類型的集合虑啤。
第二點說明了Class文件采用無符號數(shù)和表來儲存數(shù)據(jù)，但是具體怎么儲存呢架馋？儲存的規(guī)則是什么呢狞山？
在正式講解之前，建議大家先下載安裝一個軟件WinHex叉寂，我們將使用這個軟件來將.class字節(jié)碼文件轉(zhuǎn)化為16進制數(shù)進行解析萍启。
接下來先對Class文件解析的規(guī)則進行解釋：
整個.class文件轉(zhuǎn)化為16進制后就是按照上述這張表進行解析。
接下來就耐心地對表里的每一項進行詳細(xì)解釋屏鳍。
在解釋之前勘纯，由于我比較傾向于用實例解釋，因此我用一個實在的java項目生成的.class文件進行解析钓瞭。
當(dāng)然驳遵，這個java項目十分簡單，只有一個類山涡，
這個類位于這個包內(nèi)：
到這個包所在的目錄堤结，打開bin，在里面就可以找到.class文件（注意鸭丛，我們是對.class文件解析而不是.java文件竞穷，還記得嗎？進入java虛擬機的是.class文件而不是.java文件）
然后用winHex打開這個.class文件鳞溉，就可以看到.class文件的16進制表示了瘾带。
好了，做足了準(zhǔn)備工作穿挨，就可以開始解析了月弛。
ps：由于篇幅較長，因此我將這部分分為兩篇博客科盛，這篇博客講解的前四個屬性帽衙，剩余的屬性見JAVA虛擬機入門（1）———-類文件結(jié)構(gòu)（下）
Class文件的前4個字節(jié)稱為魔數(shù)，是用于確定這個文件是否是可以被java虛擬機接受的.class文件贞绵，為啥不用后綴名來判斷呢厉萝？當(dāng)然是因為
后綴名實在是太容易改了，而文件格式制定者只要采用標(biāo)示文件格式的魔數(shù)榨崩，并且魔數(shù)沒有被其他人采用谴垫，那就可以起到標(biāo)示的作用了。Class文件的魔數(shù)是
CAFE BABE（咖啡寶貝）母蛛，是否特別好記翩剪？看我們解析出來的16機制文件前四個字節(jié)，正是CAFE BABE彩郊！
魔數(shù)后面緊跟著的就是版本號了前弯，包括次版本號和主版本號蚪缀，各占2個字節(jié)。在我們的例子中就是0000和0034恕出，0000說明此版本號為0询枚，0034說明主版本號為52，因此編譯器jdk的版本就是52.0浙巫。
常量池是Class文件中出現(xiàn)的第一個表類型數(shù)據(jù)類型金蜀，而且占據(jù)著Class文件的最大空間，同時與其他項目的關(guān)聯(lián)最多的畴。因此渊抄，常量池是一個比較復(fù)雜并且重要的內(nèi)容。
大家也可能注意到苗傅，在介紹常量池的時候抒线，我用了“不定個字節(jié)”，說明常量池的字節(jié)長度是不確定的渣慕。那怎么確定常量池到底是到哪里呢嘶炭？這取決于常量池
的前兩個字節(jié)u2，在這個例子中也就是0016逊桦，這表示一共有21個常量眨猎，為什么不是22呢（0016的十進制表示就是22）？因為第一個字節(jié)是空出來
的强经，用于后面指向常量池的索引數(shù)據(jù)在特定情況下表達“不引用任何一個常量池項目”的意思睡陪，這種情況下將索引值置為0（也就是常量池第一個字節(jié)）就行了。
常量池中的常量主要包括兩大類：Leteral和符號引用（Symbolic Reference）匿情。Literal類似于java描述的常量兰迫，如文本字符串，final修飾的類型炬称。符號引用主要包括三類常量：
（1）類和接口的全限定名
（2）字段的名稱和限定符
（3）方法的名稱和限定符
關(guān)于類加載的知識在下節(jié)解析汁果。
這里拋出一個問題：為什么要使用符號引用？
回到對16進制.class文件的解析玲躯，常量池中的每一個常量都是一個表据德，一共有11種表結(jié)構(gòu)，他們具有共同的特征跷车，就是第一個字節(jié)（u1）表示的是這種表的類型棘利，接下來的字節(jié)根據(jù)他們各自的類型進行解析。主要參考下面的表朽缴。
還是舉我們的例子善玫，第9個字節(jié)和第10個字節(jié)（0016）表示常量池一共有21個常量，第一個常量的標(biāo)志位是07密强，根據(jù)上面的表得知為
CONSTANT_Class_Info（記得之前說過嗎蝌焚，以info結(jié)尾的一般就是表結(jié)構(gòu)了）裹唆，并且u2指定的是全限定名常量項的索引誓斥，在這個例子中
u2是0002只洒，說明全限定名常量項在第二個常量中。第二個常量的tag是01劳坑，說明是CONSTANT_Utf8_info毕谴，u2是0011，說明
utf8字符串占據(jù)的字節(jié)數(shù)是17個字節(jié)距芬，也就是從6A一直到下一行的74涝开，這17個字節(jié)代表的就是全限定名常量的名字。這里就涉及到怎么翻譯utf8縮
略編碼了框仔。
從“\u0001”到”\u007f”之間的字符用一個字節(jié)表示舀武，”\u0080”到”\u07ff”用兩個字節(jié)表示，從”\u0800”到”\uffff”用三個字節(jié)表示离斩。
在WinHex中银舱，當(dāng)你選中這17個字節(jié)時，旁邊會自動顯示相應(yīng)的圖形跛梗，在這個例子中顯示的是”javaLearning/test“寻馏，正是這個項目的完整名字！再接下去的解析也是一樣的核偿，就不多說了诚欠。
不過這里要重點說明一下，由于Class的方法漾岳，字段等都需要引用到01轰绵，也即是CONSTANT_Utf8_info，因此
CONSTANT_Utf8_info的數(shù)量直接決定了java中方法和字段的數(shù)量尼荆，CONSTANT_Utf8_info指明長度的是length字
段左腔，長度為u2，也就是16個bit耀找，共有65535種可能排序翔悠，因此方法數(shù)的瓶頸就是65535了！如果方法數(shù)超過了這個數(shù)野芒，那么將導(dǎo)致無法編譯蓄愁。
常量池21個常量過后就是訪問標(biāo)志了，在這個例子中是在Offset為000000D0這一行的76 61過后的兩個字節(jié)狞悲，也就是00 21撮抓。首先先來看訪問標(biāo)志都有什么，以及每個對應(yīng)的16進制數(shù)是什么摇锋？
注意表中的每個屬性不一定與其他屬性相斥丹拯，比如ACC_PUBLIC和ACC_FINAL站超，一個類既可以聲明為public，也可以同時聲明為final乖酬，這個時候的標(biāo)志值就是兩者的或運算了（0001 | 0010）死相。
回歸到我們的例子中，我們的例子只有聲明了public咬像，那是不是就是0001呢算撮？請注意，ACC_SUPER說明了县昂，jdk1.2以后編譯出來的
類都會有這個標(biāo)志肮柜，而根據(jù)前面我們讀到的jdk版本號，肯定大于1.2倒彰，因此絕對是帶有這個標(biāo)志的审洞。所以真正的標(biāo)志位為0001 | 0020 =
0021，和我們讀出來的結(jié)果相符合了待讳。
好了芒澜，這就是類文件結(jié)構(gòu)最基本的前面幾個字節(jié)碼了，感興趣的各位可以看JAVA虛擬機入門（1）——-類文件結(jié)構(gòu)（下）???
