Java的技术体系包括
- 支持Java程序运行的虚拟机（JVM）
- 提供接口支持的Java API
- Java 编程语言
- 第三方Java框架（如Spring等）
代码编译的结果从本地机器码转变为字节码，是存储格式发展的一小步，确实编程语言的一大步。
前面几篇文章我们详细介绍了java类编译后的Class文件的文件结构，这篇文章我们通过一个最简单的实例来分析一下Class文件的的结构，帮助我们更好的熟悉。
我们先写一个简单的Java类，再通过javac命令将文件编译成class文件
package org.fenixsoft.clazz;
public class TestClass{
private int m;
public int inc(){
return m + 1;
}
}
编译之后的class文件如下图所示
接下来我们来详细分析一下这个Class文件
魔数
由上图可知，首先我们看到前四个字节“cafe babe”这就是我们所说的魔数，代表这个16进制的文件是一个class文件。
版本号
紧接着的四位是“0000 0034”是该class文件的版本号，换算成十进制就是52，代表该class文件是用jdk1.8编译而成的。
常量池
紧接着后面便是常量池部分，常量池最开始的两位“0013”即表示常量池的数量，换算成十进制为19，由于常量池中的常量是从1开始计数的，0号常量为系统保留，所以后面紧跟着19-1=18个常量，常量池内常量的总数是18个。下面我们逐个分析一下这18个常量
- 我们看第一个常量的第一个字节，也就是我们前面提到的，每个常量最开头都有一个u1类型的tag表示该常量是一个什么常量，此处为“0a"也就是第10个类型，查上表我们知道10代表的常量类型是CONSTANT_Methodref_info，表示类中方法的符号引用。该常量占用5个字节，它的结构如下
| 类型 | 名称 | 数量 | 描述 |
|---|---|---|---|
| u1 | tag | 1 | 属于什么常量类性 |
| u2 | index | 1 | 指向声明方法的类描述符CONSTANT_Class_info的索引项 |
| u2 | index | 1 | 指向名称及类型描述符CONSTANT_NameAndType_info的索引项 |
- 第二个常量的tag是“09”，查表可知表示的是一个 CONSTANT_Fieldref_info 类型，意思为字段的符号引用。该常量也是5个字节，它的结构如下
| 类型 | 名称 | 数量 | 描述 |
|---|---|---|---|
| u1 | tag | 1 | 属于什么常量类性 |
| u2 | index | 1 | 指向声明字段的类描述符CONSTANT_Class_info的索引项 |
| u2 | index | 1 | 指向字段的描述符CONSTANT_NameAndType_info的索引项 |
- 紧接着下一个常量的tag是“07”，查表可知表示的是一个 CONSTANT_Class_info 类型，意为类或者接口的符号引用。该常量是3个字节，它的结构如下
| 类型 | 名称 | 数量 | 描述 |
|---|---|---|---|
| u1 | tag | 1 | 属于什么常量类性 |
| u2 | name_index | 1 | 指向类的全限定名的索引 |
此处的值为"00 11"，意为指向第17个常量。
- 再往下还是一个 07 类型的常量，依然是3个字节，指向常量池中索引为 0x0012（十进制为18） 的位置。
- 常量 tag 为01，查表可知是一个 CONSTANT_Utf8_info 常量，即UTF8编码的字符串。该常量长度不定，结构如下
| 类型 | 名称 | 数量 | 描述 |
|---|---|---|---|
| u1 | tag | 1 | 属于什么常量类性 |
| u2 | length | 1 | 字符串占用的字节总数 |
| u1 | bytes | length | 字符串 |
从图可知该常量类型为4个字节，表示的字符串长度为1，utf编码表为0x6d，大家可以去查一下表，可知该字符为“m"，也就是我们定义的变量m。
- 依然是一个长度为4字节的 CONSTANT_Utf8_info 常量，表示的字符串长度为1，utf8编码为 0x49。该字符为“I"。
- CONSTANT_Utf8_info 类型常量，字符串长度为6字节，总长度为9字节，为 "3c 69 6e 69 74 3e"，表示的意思为 "<init>"。
- CONSTANT_Utf8_info 类型常量，字符串长度为3字节，总长度为6字节，为 "28 29 56"，表示的意思为 "()V"。
- CONSTANT_Utf8_info 类型常量，字符串长度为4字节，总长度为7字节，为 "43 6f 64 65"，表示的意思为 "Code"。
- CONSTANT_Utf8_info 类型常量，字符串长度为15字节，总长度为18字节，为 "4c 69 6e 65 4e 75 6d 62 65 72 54 61 62 6c 65"，表示的意思为 "LineNumberTable"。
- CONSTANT_Utf8_info 类型常量，字符串长度为3字节，总长度为6字节，为 "69 6e 63"，表示的意思为 "inc"。
- CONSTANT_Utf8_info 类型常量，字符串长度为3字节，总长度为6字节，为 "28 29 49"，表示的意思为 "()I"。
- CONSTANT_Utf8_info 类型常量，字符串长度为10字节，总长度为13字节，为 "53 6f 75 72 63 65 46 69 6c 65"，表示的意思为 "SourceFile"。
- CONSTANT_Utf8_info 类型常量，字符串长度为14字节，总长度为17字节，为 "54 65 73 74 43 6c 61 73 73 2e 6a 61 76 61"，表示的意思为 "TestClass.java"。
- CONSTANT_NameAndType_info 类型常量，占用5个字节的长度，表示的含义为“字段或者方法的符号引用”，它的结构如下
| 类型 | 名称 | 数量 | 描述 |
|---|---|---|---|
| u1 | tag | 1 | 属于什么常量类性 |
| u2 | index | 1 | 常量索引，指向字段或者方法的名称 |
| u2 | index | 1 | 常量索引，指向字段或者方法的描述符 |
此处的值为"0c 0007 0008"，表示名称为指向第7个常量的内容，描述符为指向第8个常量的内容。查上文可知，为 "<init> ()V"，表示类的实例构造器同时返回值为void
- CONSTANT_NameAndType_info 类型常量，与上一个常量类型相同，占用5个字节的长度，此处的值为 "0c 0005 0006"，查上文可知表示的含义为 "m I"，即我们定义的 int 型变量 m
- CONSTANT_Utf8_info 类型常量，字符串长度为29字节，总长度为32字节，字符长内容为 "6f 7267 2f66 656e 6978 736f 6674 2f63 6c61 7a7a 2f54 6573 7443 6c61 7373"，表示的意思为 "org/fenixsoft/clazz/TestClass"。
- CONSTANT_Utf8_info 类型常量，字符串长度为16字节，总长度为19字节，字符长内容为 "6a 6176 612f 6c61 6e67 2f4f 626a 6563 74"，表示的意思为 "java/lang/Object"。
以上便是18个常量的具体内容。常量池的内容到此结束。
访问标志
紧接着常量池的是一个u2类型的访问标志access_flags，此处为"00 21"，可知表示的含义是，这个类是一个 public 类型
类索引
紧接着的是一个u2类型的类索引，此处值为"00 03"，意为指向常量池的第三个常量的内容，即为该类的名称（全限定名），查上文可知类名为 "org/fenixsoft/clazz/TestClass"。
父类索引
紧接着的是一个u2类型父类索引，此处值为 "00 04"，意为指向常量池的第四个常量，即为父类的名称，查上文可知父类名为 "java/lang/Object"。
接口索引集合
紧接着的是接口索引集合，前两个字节表示接下来接口的数量，此处为 "0000"，表示没有接口。
字段表集合
紧接着的是字段表集合，前两个字节表示字段的数量，此处为 "0001"，表示有一个字段（变量）。接着表示的是字段，一个字段的结构前文已经讲过，为方便查看，结构如下
| 类型 | 名称 | 数量 |
|---|---|---|
| u2 | access_flags | 1 |
| u2 | name_index | 1 |
| u2 | descriptor_index | 1 |
| u2 | attributes_count | 1 |
| attributes_info | attributes | attribute_count |
此处的值为 "0002 0005 0006 0000"，逐字翻译为，该变量的访问标志为 private，名称为指向常量池第5个常量为 m，变量的描述符为指向常量池的第6个常量 I，即为int型，属性表为空。翻译过来就是 "private int m;"。与我们源码中定义的相同。
方法表集合
紧接着的是方法表集合，前两个自己表示的是方法的数量，此处为"0002"即有两个方法。方法表的结构前文也已经讲过，再次将它的结构放在下面，与字段表的结构一样
| 类型 | 名称 | 数量 |
|---|---|---|
| u2 | access_flags | 1 |
| u2 | name_index | 1 |
| u2 | descriptor_index | 1 |
| u2 | attributes_count | 1 |
| attributes_info | attributes | attribute_count |
此处第一个方法表的前8个字节，值为 "0001 0007 0008 0001"，逐字翻译为，该方法的访问标志为 public，名称为指向常量池第7个常量，查上文可知为 "<init>"，描述符为"()V"，翻译过来就是 "public void <init>"。可知该类默认的构造器，即编译器自动为该类加上的编译器。
紧接着 "0001" 表示有一个属性，属性表的前两个字节表示属性名称，此处为 "0009"，即"Code"，表示构造器方法的内部逻辑。紧接着的4个字节表示接下来属性表的长度，此处为 "0000001d"，意为29个字节。其后紧跟的29个字节即为 "Code" 属性表的内容。Code属性表的结构，我们前面也讲过，再复制如下，
| 类型 | 名称 | 数量 | 描述 |
|---|---|---|---|
| u2 | attribute_name_index | 1 | 属性名称 |
| u4 | attribute_length | 1 | 属性总长度 |
| u2 | max_stack | 1 | 操作数栈最大深度 |
| u2 | max_locals | 1 | 局部变量表所需要的存储空间，编译器会根据局部变量的作用域等计算出该值的大小 |
| u4 | code_length | 1 | 字节码长度 |
| u1 | code | code_length | 用来存储字节码指令的一系列字节流 |
| u2 | exception_table_length | 1 | 异常表长度 |
| exception_info | exception_table | exception_table_length | 显示异常处理表 |
| u2 | attribute_count | 1 | |
| attribute_info | attributes | attributes_count |
此处值为 "00 0100 0100 0000 052a b700 01b1 0000 0001 000a 0000 0006 0001 0000 0003"。我们逐个翻译一下，
"0001"表示操作栈的最大深度，此处max_stack=1，紧接着"0001"表示局部变量表的最大深度，此处为max_locals=1，紧接着四个字节为"00 0000 05"表示字节码长度为5个字节，紧接着的5个字节为"2a b700 01b1"，查字节码指令表翻译可得为
aload_0
invokespecial
return
紧接着的2个字节为异常表的长度，此处为"0000"表示有0个异常表。紧接着"0001"表示有1个属性表，紧接着的两个字节为"000a"表示属性的名字为指向常量池第10个常量，为"LineNumberTable"，紧接着的4个字节为"0000 0006"表示属性表的长度为6个字节，接下来的6个字节就是LineNumberTable属性表，它用来描述java代码行号与字节码行号之间的关系，它的结构前文也讲过，如下
| 类型 | 名称 | 数量 |
|---|---|---|
| u2 | attribute_name_index | 1 |
| u4 | attribute_length | 1 |
| u2 | line_number_table_length | 1 |
| line_number_info | line_number_table | line_number_table_length |
此处值为 "0001 0000 0003"，意为有1个line_number_info表，表的内容翻译为该方法字节码指令的第0行，对应java代码的第3行。
以上便是这个方法的全部解读。再来看下一个方法
紧接着的8个字节为"0001 000b 000c 0001"，表示该方法为public，名称为指向常量池第11个常量为"inc"，描述符为指向常量池第12个常量为"()I"，表示该方法的返回值为int型，翻译得"public int inc()"。
紧接着 "0001" 表示有一个属性，属性表的前两个字节表示属性名称，此处为 "0009"，即"Code"，表示构造器方法的内部逻辑。紧接着的4个字节表示接下来属性表的长度，此处为 "0000 001f" 即为31个字节。此处的31个字节为 "0002 0001 0000 0007 2ab4 0002 0460 ac00 0000 0100 0a00 0000 0600 0100 0000 09"。我们逐个翻译一下，
"0002"表示操作栈的最大深度，此处max_stack=2，紧接着"0001"表示局部变量表的最大深度，此处为max_locals=1，紧接着四个字节为"0000 0007"表示字节码长度为7个字节，紧接着的5个字节为"2ab4 0002 0460 ac"，查字节码指令表翻译可得为
aload_0
getfield
iconst_1
iadd
ireturn
紧接着的2个字节为异常表的长度，此处为"0000"表示有0个异常表。紧接着"0001"表示有1个属性表，紧接着的两个字节为"000a"表示属性的名字为指向常量池第10个常量，为"LineNumberTable"，紧接着的4个字节为"0000 0006"表示属性表的长度为6个字节，接下来的6个字节就是LineNumberTable属性表，它用来描述java代码行号与字节码行号之间的关系，此处值为"00 0100 0000 09"，意为有1个line_number_info表，表的内容翻译为该方法字节码指令的第0行，对应java代码的第9行。
至此方法表中的两个方法已经解读完毕。
属性表集合
紧接着往后是类的属性表集合，其后的两个字节为"0001"，表示有一个属性表attribute_info，它的名称为"000d"即指向常量池第13个常量为 SourceFile ，属性用于记录生成这个Class文件的源码文件名称，该属性的长度为"0000 0002"个字节，其后的两个字节 "000e" 代表常量池第14个常量，即"TestClass.java"，即为源文件的文件名。
总结
以上便是我们根据一个最简单的Class文件的16进制文本内容，逐一翻译而来的该类的含义。当然JDK为我们提供了分析Class文件的命令工具，命令如下
javap -v TestClass.class
在此例中，通过上述命令，可以得到如下的解析结果
不积跬步无以至千里，再复杂的类也是由上面的规则演化而来，也可以用同样的方式解读出来。
