Java虚拟机结构解析（二）：类文件结构

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一个有效的Java程序必须包含一个或多个Java源文件，每个Java源文件对应一个Java类，而每一个类由一个二进制文件（.class）表示，这种二进制格式的文件称为类文件。本文将带领大家深入剖析Java虚拟机的类文件结构，为您揭示Java程序的底层实现机制。

Java虚拟机中的类文件

类文件是Java虚拟机执行Java程序的基本单元，其内部包含Java程序中类或接口的详细信息，包括类名、方法名、属性名、常量池信息以及字节码指令等。

一个典型的类文件结构如下图所示：

┌──────────────────────┐
│ 魔数：0xCAFEBABE │
│ 版本号：主版本号(8位)+次版本号(8位) │
│ 常量池：存放类文件引用的其他信息，例如类名、方法名和字段名 │
│ 访问标志：修饰符的编码表示 │
│ 类索引：类文件的完全限定名(类名) │
│ 父类索引：父类的完全限定名(类名) │
│ 接口索引：实现的接口的完全限定名(类名) │
│ 字段表：类的字段信息，包括字段名、类型、访问标志 │
│ 方法表：类的方法信息，包括方法名、类型、访问标志 │
│ 属性表：类的附加信息，例如源文件名称、行号表、类注释 │
└──────────────────────┘

类文件格式的组成

1. 魔数

类文件的第一个字节是魔数，其值为0xCAFEBABE，用于区分Java类文件和非Java类文件。

2. 版本号

类文件的第二个和第三个字节是版本号，分为主版本号和次版本号，每个版本号占8位。主版本号用于标识Java虚拟机的版本，次版本号用于标识Java虚拟机的子版本。

3. 常量池

常量池是一个表，其中包含类文件所使用的所有常量值，例如类名、方法名、字段名、字符串字面量和数字字面量等。常量池中的常量值按照其类型存储在不同的表中，例如字符串常量存储在字符串常量表中，数字常量存储在数字常量表中。

4. 访问标志

访问标志是一个16位的值，用于修饰类、字段和方法的访问权限，例如public、protected、private和static等。

5. 类索引、父类索引与接口索引

类索引、父类索引和接口索引都是16位的值，它们指向常量池中相应的常量值，例如类索引指向类的完全限定名，父类索引指向父类的完全限定名，接口索引指向实现的接口的完全限定名。

6. 字段表

字段表是一个表，其中包含类的字段信息，例如字段名、类型、访问标志等。

7. 方法表

方法表是一个表，其中包含类的详细信息，包括方法名、方法类型、参数列表、访问标志和字节码指令等。

8. 属性表

属性表是一个表，其中包含类的附加信息，例如源文件名称、行号表、类注释等。