深入理解java虚拟机(3)---类的结构

  计算机在开始的时候,只认识0和1,所以汇编语言是和机器结构或者说CPU绑定的。ARM体系结构就是这样一种体现,指令集的概念。

随着高级语言的出现,从字编码发展到了字节编码,计算机的先驱希望能够让语言能够脱离语言的环境,从而程序员只要开发代码,而无需适配设备。

java语言就是这样被创建了。java通过虚拟机这样一个中间件,由它来沟通语言和操作系统间的联系,从而使java可以跨平台使用。虚拟机的设计不

仅仅是只供java使用,而是对于其他语言,在未来,也可以提供平台无关性的体验。所以虚拟机处理的不是".java"文件,而是".class"文件。

  class文件结构:

  class文件结构,是一个标准的格式。对于class的文件的了解,并不是我们的目的。所以这部分只是必要的了解就可以了。

  

1.class结构与魔数

魔数的作用是确定文件格式是唯一判定虚拟机可以接受的文件类型。

class文件的魔数是0xCAFEBABY.

然后是版本号:5-6位是次版本号,而7-8位是主版本号。java版本是从45开始的,java1.1 能支持45.0~45.65535 而java1.7 就是51.0

其实jdk就带有分析工具javap

javap可以很好的分析class内容的结构。

所以具体如何分析class结构,本文不会介绍。

2.常量池

常量池存放2类东西,字面量和符号引用。

常亮池的入口,是u2类型的数据,代表常量池的容量的计数值。

这个设计同很多计算机中的规范类似。

字面量接近java的概念,文本字符串和final的常量。

符号引用:

类和接口的全限定名

字段名称和描述符

方法的名称和描述符

java的class不会保存各个方法,字段的最终内存布局。也就是说,当JVM运行时,需要从常量池里面获取对应的符号引用,

在类创建或者运行时解析,翻译到具体的内存地址。

常量池的每一种常量都是一个表结构。

先看一个简单的例子:

如何定义class的信息。

先看这张图,这是一个典型的类文件:

首先我们看到0x00000032,所以这个java的版本是50.0 对应的就是java1.6

后面0x16 代表的是22, 此处需注意:常量池的计数是从1开始的,也就是常量池中一共有21个常量结构。

先看第一个 0x07,对应的是:class类型。具体更多类型,可以参考 相关书籍介绍。(书籍本文后面会介绍)

简单来说,classinfo 就1个东西,class name。

图上的位置就是 0x0002,也就是指向了常量池的第二个常量。

第二个常量池的标志是0x01, 也就是字符串常量。

最终结果就是上面一节 javap分析出来的内容。

它的内容,明显就是上面看到的那串字符。“org/fenixsoft/clazz/TestClass” . 这就是class的name。

其他常量也可通过类型过程分析出来。

javap可以直接帮我们分析常量池。

3.访问标志

第一时间想到的是:public, private, protected . 还有final,static。

但是这是一个“类”的限定,所以还会有其他类型的访问标志。

目前只定义的8种。

可以看到:interface,enum,注解等东东,从编译器的角度来讲,都是差不多的。

4.类索引,父类索引 和接口索引。

一个类, 只有一个父类,并且有0~n个接口。

所以。类的索引,就是 当前类的信息,父类信息,接口信息。

这3个索引是连在一起的。

前2个表示在常量池中的位置,后面一个表示接口的个数。

5.字节码指令

早些年看《计算机组成与设计硬件/软件接口》一书的时候,非常过瘾,任何高级语言 最终的流向就是指令级,或者说CPU操作指令。

而计算机本质上只认识0 & 1,所以 简单可以理解为,java语言编译后,编程字节指令,然后经CPU处理。

所以此处就不介绍这部分内容。

时间: 2024-09-30 19:57:46

深入理解java虚拟机(3)---类的结构的相关文章

深入理解Java虚拟机(类文件结构)

深入理解Java虚拟机(类文件结构) 欢迎关注微信公众号:BaronTalk,获取更多精彩好文! 之前在阅读 ASM 文档时,对于已编译类的结构.方法描述符.访问标志.ACC_PUBLIC.ACC_PRIVATE.各种字节码指令等等许多概念听起来都是云山雾罩.一知半解,原因就在于对类文件结构和类加载机制不够了解.直到后来细读了<深入理解 Java 虚拟机>中虚拟机执行子系统的相关内容,才建立了清晰的认知.如果你也和我一样,不了解类结构和类加载,但是工作中又涉及到字节码相关内容,相信后面两篇文章

深入理解Java虚拟机(类文件结构+类加载机制+字节码执行引擎)

周志明的<深入理解Java虚拟机>很好很强大,阅读起来颇有点费劲,尤其是当你跟随作者的思路一直探究下去,开始会让你弄不清方向,难免有些你说的啥子的感觉.但知识不得不学,于是天天看,反复看,就慢慢的理解了.我其实不想说这种硬磨的方法有多好,我甚至不推荐,我建议大家阅读这本书时,由浅入深,有舍有得,先从宏观去理解去阅读,再慢慢深入,有条不紊的看下去.具体来说,当你看书的某一部分时,先看这部分的章节名,了解这部分这一章在讲什么,然后再看某一章,我拿"类文件结构"这一章来说,我必须

【深入理解Java虚拟机 】类的加载器

1. 类加载器的分类 JVM 自带的类加载器 根类加载器( BootStrap ) 拓展类加载器 ( Extension ) 系统 (应用) 加载器 ( System / AppClassLoader) 开发者自己创建的类加载器 java.long.ClassLoader 的子类 public abstract class ClassLoader { // 抽象类,不能实例化吗,需要继承并重写其方法 } 2. 加载时机 类加载器不是在 "首次主动" 使用的时候采取尝试加载一般情况下回提

【深入理解Java虚拟机】类的初始化过程

类的初始化过程 类的加载过程.png 加载 将 Class 文件以二进制的形式加载到内存中 验证 校验 Class 文件是否安全,是否被正确的修改等 准备 为类变量申请内存,设置默认值,(初始化变量的默认值,比如int初始化为0,reference初始化为null) 但是达到类的初始化之前都没有初始化为真正的值. 零值.png 解析 将符号引用转换为直接引用 初始化 搜集并执行static代码块,以及 方法的执行, 是静态变量以及static 代码块组成 使用 为新对象申请内存, 为示例变量初始

深入理解Java虚拟机笔记---类索引,父类索引,接口索引集合

类索引(this_class)和父类索引(super_class)都是u2类型的数据,而接口索引(interfaces)是一组u2类型的数据集合,class文件中由这三项数据来确定这个类的继承关系.类索引用于确定这个类的全限定名,父类索引用于确定这个类的父类的全限定名.由于Java语言不允许多继承,所以父类索引只有一个,除了java.lang.Object之外,所有的Java类都有父类,因了除了java.lang.Object之外,所有Java类的父类索引都不为0.接口索引集合用来描述这个实现实

《深入理解java虚拟机》:类的初始化

深入理解java虚拟机>:类的初始化 类从被加载到虚拟机内存中开始,到卸载出内存为止,它的整个生命周期包括:加载.验证.准备.解析.初始化.使用和卸载七个阶段.其中验证.准备.解析3个部分统称为连接.类加载的过程包括了加载.验证.准备.解析.初始化五个阶段. 加载.验证.准备.初始化和卸载这5个阶段的顺序时确定的,类的加载过程必须按照这种顺序按部就班的开始,而解析阶段则不一定,它在某些情况下可以在初始化阶段之后开始,这是为了支持Java语言的运行时绑定(也成为动态绑定或晚期绑定).另外注意这里的

《深入理解Java虚拟机》:类加载的过程

<深入理解Java虚拟机>:类加载的过程 类从被加载到虚拟机内存中开始,到卸载出内存为止,它的整个生命周期包括:加载.验证.准备.解析.初始化.使用和卸载七个阶段.其中类加载的过程包括了加载.验证.准备.解析.初始化五个阶段. 下面详细讲述类加载过程中每个阶段所做的工作. 加载 加载时类加载过程的第一个阶段,在加载阶段,虚拟机需要完成以下三件事情: 1.通过一个类的全限定名来获取其定义的二进制字节流. 2.将这个字节流所代表的静态存储结构转化为方法区的运行时数据结构. 3.在Java堆中生成一

【深入理解Java虚拟机】类加载机制

本文内容来源于<深入理解Java虚拟机>一书,非常推荐大家去看一下这本书. 本系列其他文章: [深入理解Java虚拟机]Java内存区域模型.对象创建过程.常见OOM [深入理解Java虚拟机]垃圾回收机制 1.类加载机制概述 虚拟机把描述类的数据从Class文件加载到内存,并对数据进行校验.转换解析和初始化,最终形成可以被虚拟机直接使用的Java类型,这就是虚拟机的类加载机制. 在java中,类型的加载.连接和初始化过程都是在程序运行期间完成的,这种策略虽然会带来一些性能开销,但是却为jav

Java虚拟机——Class类文件结构

Class文件格式采用一种类似C语言结构体的结构来存储数据,这种数据结构只有两种数据类型:无符号数和表.      无符号数属于基本的数据类型,数据项的不同长度分别用u1, u2, u4, u8表示, 分别表示一种数据项在class文件中占据一个字节, 两个字节, 4个字节和8个字节.      表是由多个无符号数或其他表作为数据项构成的复合数据类型,所有表习惯的以“_info”作为结尾,可以说,整个Class文件就是一个表结构! 下表列出了Class文件中各个数据项的具体含义: 类型 名称 数

深入理解java虚拟机系列(一):java内存区域与内存溢出异常

文章主要是阅读<深入理解java虚拟机:JVM高级特性与最佳实践>第二章:Java内存区域与内存溢出异常 的一些笔记以及概括. 好了开始.如果有什么错误或者遗漏,欢迎指出. 一.概述 先上一张图 这张图主要列出了Java虚拟机管理的内存的几个区域. 常有人把Java内存区分为堆内存(Heap)和栈内存(Stack),这种分法比较粗糙,Java内存区域的划分实际上远比这复杂,从上图就可以看出了.堆栈分法中所指的"栈"实际上只是虚拟机栈,或者说是虚拟机栈中的局部变量表部分.接下