在上一篇OpenJDK源码研究笔记(七)–Java字节码文件(.class)的结构中,我们大致了解了Java字节码文件的结构。

本篇详细地介绍了如何读取.class文件的大部分细节。

1.构造文件 

 // 字节码文件User.classString userClass = "C:/User.class";File file = new File(userClass);

2.构造输入流

FileInputStream fin = new FileInputStream(file);DataInputStream in= new DataInputStream(new BufferedInputStream(fin));

3.读取字节码文件(.class)的内容

   3.1魔法数

//无符号4个字节int   magic = in.readInt();

   3.2次版本号

     //无符号2个字节
     int   minor_version = in.readUnsignedShort();

   3.3主版本号

 //无符号2个字节int  major_version = in.readUnsignedShort();

  3.4常量池的个数
      //无符号2个字节
       int count = cr.readUnsignedShort();

  3.5常量池的内容

//CPInfo是常量池中的常量的类型，不能简单地把常量池中的类型理解为String类型CPInfo[]   pool = new CPInfo[count];for (int i = 1; i < count; i++) {// 常量池中常量的类型标记int tag = cr.readUnsignedByte();switch (tag) {// 类或接口的符号引用case CONSTANT_Class:pool[i] = new CONSTANT_Class_info(this, cr);break;// 双精度浮点型字面量case CONSTANT_Double:pool[i] = new CONSTANT_Double_info(cr);i++;break;// 字段的符号引用case CONSTANT_Fieldref:pool[i] = new CONSTANT_Fieldref_info(this, cr);break;// 浮点型字面量case CONSTANT_Float:pool[i] = new CONSTANT_Float_info(cr);break;// 整型字面量case CONSTANT_Integer:pool[i] = new CONSTANT_Integer_info(cr);break;// 接口方法的引用case CONSTANT_InterfaceMethodref:pool[i] = new CONSTANT_InterfaceMethodref_info(this, cr);break;// 动态调用指令case CONSTANT_InvokeDynamic:pool[i] = new CONSTANT_InvokeDynamic_info(this, cr);break;// 长整型字面量case CONSTANT_Long:pool[i] = new CONSTANT_Long_info(cr);i++;break;// 方法处理器case CONSTANT_MethodHandle:pool[i] = new CONSTANT_MethodHandle_info(this, cr);break;// 方法类型case CONSTANT_MethodType:pool[i] = new CONSTANT_MethodType_info(this, cr);break;// 方法引用case CONSTANT_Methodref:pool[i] = new CONSTANT_Methodref_info(this, cr);break;// 名字和类型case CONSTANT_NameAndType:pool[i] = new CONSTANT_NameAndType_info(this, cr);break;// 字符串case CONSTANT_String:pool[i] = new CONSTANT_String_info(this, cr);break;// Utf8编码的字符串case CONSTANT_Utf8:pool[i] = new CONSTANT_Utf8_info(cr);break;// 不合法的类型default:throw new InvalidEntry(i, tag);}}

   构造细节

   举一个例子，比如构造Double类型的常量结构CONSTANT_Double_info，就是在这个结构中保存一个Double的值。

   此外，还维护了一些其它信息，这个结构的字节长度、类型标记。

  其它一些结构，类似。

   3.6访问标识符

 //无符号2个字节int access_flag= cr.readUnsignedShort()

3.7这个类在常量池中的下标

//无符号2个字节int   this_class = in.readUnsignedShort();

3.8这个类的父类在常量池中的下标

  //无符号2个字节int   super_class = in.readUnsignedShort();

   3.9父接口的数量

    //无符号2个字节

     int   int interfaces_count = cr.readUnsignedShort();

    3.10父接口的内容

interfaces = new int[interfaces_count];for (int i = 0; i < interfaces_count; i++){//父接口的类型，无符号2个字节interfaces[i] = cr.readUnsignedShort();}

   3.11字段的数量

//无符号2个字节int    int fields_count = cr.readUnsignedShort();

3.12字段的内容

fields = new Field[fields_count];for (int i = 0; i < fields_count; i++){fields[i] = new Field(cr);}//一个字段Field有访问标识符、名字、描述符、属性access_flags = cr.readUnsignedShort();name_index = cr.readUnsignedShort();descriptor = cr.readUnsignedShort()attributes，封装了字段的更多详细信息

 3.13方法的数量，无符号2个字节

 int methods_count = cr.readUnsignedShort();

 

      3.14方法的内容

 methods = new Method[methods_count];for (int i = 0; i < methods_count; i++)methods[i] = new Method(cr);//   一个方法Method有访问标识符、名字、描述符、属性access_flags = cr.readUnsignedShort();name_index = cr.readUnsignedShort();descriptor = cr.readUnsignedShort()attributes，封装了方法的更多详细信息

       3.15属性的数量

 //无符号2个字节int attrs_count = cr.readUnsignedShort();

       3.16属性的内容

        

Attribute[]  attrs = new Attribute[attrs_count];for (int i = 0; i < attrs_count; i++) {attrs[i] =  readAttribute();}/*** 读取一个属性Attribute*/public Attribute readAttribute() throws IOException {//名字的索引int name_index = readUnsignedShort();//属性内容的长度int length = readInt();byte[] data = new byte[length];//读取length个长度的字节信息到data中readFully(data);DataInputStream prev = in;in = new DataInputStream(new ByteArrayInputStream(data));try {//根据名字的索引、字节数组形式的内容构造一个Attribute对象return attributeFactory.createAttribute(this, name_index, data);} finally {in = prev;}}

4.总结

一个字节码文件(.class)几乎含有一个类或接口的所有信息。

这些信息虽然以二进制形式存在，但是它们的存储结构仍然是有规律的。

按照存储格式来依次读取相应的字节数目，就可以完整地解析一个字节码文件。

5.挑战极限

讲完了字节码文件的的结构和读取字节码文件的方法，有读者可能会问，字节码文件是怎么生成的？

我们写的Java程序都是文本格式的.java文件，它们是如何转换的呢？

其实，.java到.class的转换过程，就是Java编译器javac的主要功能。

Java编译器javac比较有难度，刚刚开始研究，如有心得体会和研究成功，一定第一时间分享出来。

 

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OpenJDK源码研究笔记(七)–Java字节码文件(.class)的结构

原文参见：http://FansUnion.cn/articles/2974