前言

最近在研究Java的反射和動態代理，發現使用這兩個Java神器需要了解.class文件的字節碼。於是翻閱了相關資料，在這篇博客中進行一番整理，也作為自己學習的記錄。

如何閱讀class文件

Java的可移植性是基於.java文件編譯后形成的唯一的字節碼文件.class文件可以在不同操作系統上的jvm運行的機制。.class文件是一組以8位字節為基礎單位的二進制流，各個數據項目嚴格按照順序緊湊的排列在.class文件中，中間沒有任何分隔符。

當程序員編譯了.java文件后，在指定的路徑下會生成一個.class文件，使用editplus可以直接以Hex viewer的格式打開.class文件

ClassTest.java

package com.classloader;
public class ClassTest {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello,World!");
    }
}

ClassTest.class

要想能讀懂class文件這種生肉干貨，首先要理解.class文件中的一些基本概念

基本概念

無符號數&表

無符號數是一種基本的數據類型，通常用u1,u2,u4,u8代表1、2、4、8個字節的無符號數。
無符號數是用來描述數字、索引引用、數量值或者UTF-8編碼的字符串值，可以稱作是.class文件的基本組成單位

無符號數

表是由多個無符號數或其他表構成的復合數據類型，整個.class文件的本質就是一個表。（表大都習慣性的以_info結尾）

無論是無符號數，還是表，當需要描述同一類型但數量不定的多數據的時候，經常會使用一個位置的容量計數器加若干個連續的數據項的形式。

常量池

魔數（magic number) & 版本號

每個.class文件的頭四個字節被稱為“魔數”，其作用是確定該.class文件是否為一個能被HOTSPOT虛擬機接收的.class文件

魔數后面的四個字節是版本號，第五和第六個字節是“次版本號”，第七和第八個字節是“主版本號”。
Java的版本號是從45開始的，自jdk1.1之后的每個jdk大版本發布的主版本號都向上+1，並且高版本的jdk能向下兼容以前版本的.class文件。（注意：hex viewer下，.class文件中的數字都是16進制數）

常量池

在主版本號后面的是常量池入口，常量池是.class文件結構中與其他項目關聯最多的數據類型，也是占用.class文件空間最大的數據項目之一。
由於常量池中的常量的數量是不固定的，所以常量池的入口需要放置一項u2類型的數據，代表常量池容量計數。這個容量計數是從1開始的（有別於傳統的程序員計數法則）。

常量池計數器

上圖中的.class文件的常量池計數是34，由於從1開始，所以常量的個數是33（十六進制的22是十進制的34）。也就是說，從計數位之后的33個表，都是表示常量的。

常量池中主要存放兩大類常量：字面量（literal）和字符引用（Symbolic References)。
字面量比較接近於Java語言層的常量概念，例如文本字符串、被聲明為final的常量值等等。
字符引用包括三類變量：類和接口的全限定名、字段的名稱和描述符、方法的名稱和描述符。

剛剛提到過，常量池中的每一個常量都是一個表，一共11種結構各不相同的表，這些表都有一個共同的特點，開始的第一位是一個u1類型的標志位，代表當前這個常量屬於哪種類型。（具體查看【查閱表格】）

總而言之，查看常量的方法就是：

1.第一個字節為tag 查看常量池類型表找到對應的類型
2.找到對應結構的表，找到tag之后屬於常量的其他無符號數

訪問標志

常量池結束后，緊接着的兩個字節表示訪問標志（access_flags）。這個標志用來識別一些類或接口層次的訪問信息，包括：這個classs是實體類還是接口；是否定義為public；是否是抽象類；是否為final類等等。
具體訪問標志的映射詳見【查閱表格】

類引索&父類引索&接口引索集合

類引索（this_class）和父類引索（super_class）都是一個u2類型的數據，接口引索集合是一組u2類型的數據集合。
在訪問標志之后，緊接着是類引索、父類引索，共占據4個字節。他們各自指向一個類型為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類型常量中的全限定名字符串。