一、Java Class文件是什么
《The JavaTM Virtual Machine Specification》(Second Edtion)中有表述：Java Class文件由8位字节流组成，所有的16位、32位和64位数据分别通过读入2个、4个和8个字节来构造，多字节数据总是按照Big-endian顺序来存放，即高位字节在前(放在低地址)。每个Class文件都包含且仅包含一个Java类型(类或者接口)。
或许，《The JavaTM Virtual Machine Specification》中的表述不够明确，那么我们可以参考一下《Inside the Java Virtual Machine》(Second Edtion)中的表述：Java Class文件特指以.class为后缀名的Java虚拟机可装载的文件。
分析一下两者的表述，我觉得都不够全面、不够明确。我是这么定义的：Java Class文件就是指符合特定格式的字节流组成的二进制文件。这个特定的格式就是指第二节要讨论的Class文件格式，亦即在《The JavaTM Virtual Machine Specification》中定义的Class文件格式。从另一个角度来说，这个特定格式就是指JVM能够识别、能够装载的格式。为什么这么说呢？因为JVM在装载class文件时，要进行class文件验证，以保证装载的class文件内容符合正确的内部结构。这个内部结构指的就是这个特定格式，只要是符合这个特定格式的Class文件都是合法的、规范的Class文件，都是JVM能够装载的Class文件。如果觉得这样的表述还是不够明确，我只能建议你读完这篇文章之后再回头来理解看看了J
为了讨论方便，在下文中将对这两个参考资料做个简记：
1)《The Java Virtual Machine Specification》(Second Edtion)简记为《JVM Spec》(2nded)。
2)《Inside the Java Virtual Machine》(Second Edtion) 简记为《Inside JVM》(2nded)。
二、Java Class文件的格式
在讲Class文件的格式之前，要介绍三个概念：
1)数据类型：《JVM Spec》(2nded)中指出，Java Class文件的数据用自己定义的一个数据类型集来表示，即u1，u2，u4，分别用于表示一个无符号类型的、占1，2，4个字节的数据。在《Inside JVM》(2nded)一书中，作者把这个数据类型集称之为Class文件的基本类型，本人觉得比较形象，便于理解。所以，在本文中，我们也用基本类型来表示Java Class文件的数据。
2)表：根据《JVM Spec》(2nded)中的定义，表(table)由项（定义见3）组成，用于几种Class文件结构中。《JVM Spec》(2nded)中指出，Java Class文件格式用一个类似于C结构的记号编写的伪结构来表示。这个伪结构指的就是这里的表，例如下面的ClassFile表就是这种伪结构的一个典型例子，下文中所有的表都是指这种伪结构的表。表的大小是可变的，这是因为它的组成部分项是可变的。注意；这里的可变是针对Class层次而言的，即在不同的Class文件中该项的大小可能不一样的，但是对于每一个具体的Class文件来说，这个项的大小又是一定的，因而这个表的大小也是一定的。那么，项为什么是可变的呢？请看下面的分析。
3)项：描述Java Class文件格式的结构的内容称为项(items)。每个项都有自己的类型和名称。项的类型可能是基本类型，也可能是一个表的名字，这种项都是一些数组项。数组项的每一个元素都是一个表，这个表同顶层的ClassFile表一样，也都是一种伪结构，也都是由一些项构成的，而且这些表不一定是同一种格式的，因此数组项也可以看作一个可变大小的结构流J。这些表对于该数组项来说就是子项，当然子项可能还有子项(目前子项的深度最多就两层)。项的名称，没有什么好说的，就是《JVM Spec》(2nded)中指定的一些名称。另外，项也是有大小的，对于没有子项的项来说，其大小是固定的；对于有子项的项来说，其大小是可变的。在一个具体的Class文件中，一个可变项(数组)的大小都会在其前一项中指定，为什么会是这样的呢？因为《JVM Spec》(2nded)中就是这么定义的！在Class文件中，每个项按规范中定义好的顺序存储在Class文件中，相邻的项之间没有任何间隔，连续的项（数组）也是按顺序存储，不进行填充或者对齐，这样可以使Class文件紧凑。
好了，我想这三个概念我已经解释地比较清楚了，下面开始正式解析Class文件的格式。
首先要来解析一下ClassFile表结构，这是《JVM Spec》(2nded)中定义的Class文件最外层的结构，换言之，就是Class文件的格式。
ClassFile表结构
ClassFile { u4 magic; u2 minor_version; u2 major_version; u2 constant_pool_count; cp_info constant_pool[constant_pool_count-1]; u2 access_flags; u2 this_Class; u2 super_Class; u2 interfaces_count; u2 interfaces[interfaces_count]; u2 fields_count; field_info fields[fields_count]; u2 methods_count; method_info methods[methods_count]; u2 attributes_count; attribute_info attributes[attributes_count]; } |
