这篇博客开始，我打算带大家去解读一下JVM平台下的字节码文件（熟悉而又陌生的感觉）。众所周知，Class文件包含了我们定义的类或接口的信息。然后字节码又会被JVM加载到内存中，供JVM使用。那么，类信息到了字节码文件里，它们如何表示的，以及在字节码里是怎么分布的呢？带着这些问题，让我们去深入了解字节码文件吧。

Class文件的结构

Class文件是一组以8位字节为基础单位的二进制流，各个数据项目严格按照顺序紧凑地排列在Class文件之中，中间没有添加任何分隔符，这使得整个Class文件中存储的内容几乎全部是程序运行的必要数据，没有空隙存在。当遇到需要占用8位字节以上空间地数据项时，则会按照高位在前的方式分割成若干个8位字节进行存储。

每一个 Class 文件对应于一个如下所示的 ClassFile 结构体。

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];
}

这种数据结构，类似C语言结构体。这个结构体中只有两种数据类型：无符号数和表，后面的解析都要以这两种数据类型为基础，所以这里要先介绍这两个概念。

无符号数属于基本的数据类型，以u1，u2，u4，u8来分别代表1个字节，2个字节，4个字节和8个字节的无符号数，无符号数可以用来描述数字、索引引用、数量值或者按照UTF-8编码构成字符串值。

表是由多个无符号数或者其他表作为数据项构成的复合数据类型，所有表都习惯性地以“_info”结尾。表用于描述有层次关系的复合结构的数据，整个Class文件本质就是一张表。

下面是我的案例代码，本章将以此代码生成的字节码文件作为例子来分析。

public class MyTest2 {
    String str = "Welcome";
    private int x = 5;
    public static Integer in = 10;

    public static void main(String[] args) {
        MyTest2 myTest2 = new MyTest2();
        myTest2.setX(8);
        in = 20;
    }

    public void setX(int x) {
        this.x = x;
    }
}

对应生成的字节码文件格式如下：（数据内容较多，只是截了部分）

上面的数字是以16进制表示的。我们可以按照之前的结构一项项去解读它。

Class文件解析

magic

魔数，u4类型的数据，占4个字节。魔数的唯一作用是确定这个文件是否为一个能被虚拟机所接受的 Class 文件。魔数值固定为 0xCAFEBABE（咖啡宝贝），不会改变。

minor_version、major_version

紧接着魔数之后的4个字节为Java版本信息：第5和第6个字节是次版本号（minor_version），第7和第8个字节是主版本号（major_version）。

就看当前这个字节码，次版本号是0×0000=0，主版本号是0×0034=52。我本地机器用的是JDK1.8，所以可生成的Class文件主版本号最大值为52.0。

下面给出了Java各个主版本号，以供参考。

constant_pool_count

常量池计数器，u2类型的数据。它是常量池的入口，表示紧跟着它后面的常量池的元素个数。算一下，0x002F=47，即常量池里的元素有47个。这里我用jdk的内置工具javap，反编译一下，可以输出常量池的信息以及元素个数。执行命令：javap -verbose。输出结果如下：