什么是类字节码文件？

class文件本质上是一个以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的排列在class文件中。jvm根据其特定的规则解析该二进制数据，从而得到相关信息。 Class文件采用一种伪结构来存储数据，它有两种类型：无符号数和表。

Class文件的结构属性

在理解之前先从整体看下java字节码文件包含了哪些类型的数据：

代码实例：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 100;
        System.out.println(a ++);
    }
}
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使用javac Main.java编译，在当前目录下会有一个Main.class的文件，使用二进制工具打开查看可以得出下面的：

文件开头的4个字节(“cafe babe”)称之为 魔数，唯有以"cafe babe"开头的class文件方可被虚拟机所接受，这4个字节就是字节码文件的身份识别。

0000是编译器jdk版本的次版本号0，0037转化为十进制是55，是主版本号，java的版本号从45开始，除1.0和1.1都是使用45.x外，以后每升一个大版本，版本号加一。也就是说，编译生成该class文件的jdk版本为11。

反编译字节码文件

使用到java内置的一个反编译工具javap可以反编译字节码文件, 用法: javap < options > < classes >
其中< options >选项包括:

用法: javap <options> <classes>
其中, 可能的选项包括:
  -help  --help  -?        输出此用法消息
  -version                 版本信息
  -v  -verbose             输出附加信息
  -l                       输出行号和本地变量表
  -public                  仅显示公共类和成员
  -protected               显示受保护的/公共类和成员
  -package                 显示程序包/受保护的/公共类
                           和成员 (默认)
  -p  -private             显示所有类和成员
  -c                       对代码进行反汇编
  -s                       输出内部类型签名
  -sysinfo                 显示正在处理的类的
                           系统信息 (路径, 大小, 日期, MD5 散列)
  -constants               显示最终常量
  -classpath <path>        指定查找用户类文件的位置
  -cp <path>               指定查找用户类文件的位置
  -bootclasspath <path>    覆盖引导类文件的位置
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输入命令javap -verbose -p Main.class查看输出内容：

Classfile /D:/CodeProcess/JavaAlgorithm/src/GenericsTest/JVMTest/Main.class
  Last modified 2022-8-16; size 409 bytes
  MD5 checksum fad58d99a3d5b3103ce7329a3ec22f41
  Compiled from "Main.java"
public class GenericsTest.JVMTest.Main
  minor version: 0
  major version: 55
  flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
Constant pool:
   #1 = Methodref          #5.#14         // java/lang/Object."":()V
   #2 = Fieldref           #15.#16        // java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
   #3 = Methodref          #17.#18        // java/io/PrintStream.println:(I)V
   #4 = Class              #19            // GenericsTest/JVMTest/Main
   #5 = Class              #20            // java/lang/Object
   #6 = Utf8               <init>
   #7 = Utf8               ()V
   #8 = Utf8               Code
   #9 = Utf8               LineNumberTable
  #10 = Utf8               main
  #11 = Utf8               ([Ljava/lang/String;)V
  #12 = Utf8               SourceFile
  #13 = Utf8               Main.java
  #14 = NameAndType        #6:#7          // "":()V
  #15 = Class              #21            // java/lang/System
  #16 = NameAndType        #22:#23        // out:Ljava/io/PrintStream;
  #17 = Class              #24            // java/io/PrintStream
  #18 = NameAndType        #25:#26        // println:(I)V
  #19 = Utf8               GenericsTest/JVMTest/Main
  #20 = Utf8               java/lang/Object
  #21 = Utf8               java/lang/System
  #22 = Utf8               out
  #23 = Utf8               Ljava/io/PrintStream;
  #24 = Utf8               java/io/PrintStream
  #25 = Utf8               println
  #26 = Utf8               (I)V
{
  public GenericsTest.JVMTest.Main();
    descriptor: ()V
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=1, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."":()V
         4: return
      LineNumberTable:
        line 4: 0

  public static void main(java.lang.String[]);
    descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
    flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
    Code:
      stack=2, locals=2, args_size=1
         0: bipush        100
         2: istore_1
         3: getstatic     #2                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
         6: iload_1
         7: iinc          1, 1
        10: invokevirtual #3                  // Method java/io/PrintStream.println:(I)V
        13: return
      LineNumberTable:
        line 6: 0
        line 7: 3
        line 8: 13
}
SourceFile: "Main.java"
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字节码的文件信息

开头的7行信息包括:Class文件当前所在位置，最后修改时间，文件大小，MD5值，编译自哪个文件，类的全限定名，jdk次版本号，主版本号。 然后紧接着的是该类的访问标志：ACC_PUBLIC, ACC_SUPER，访问标志的含义如下：

常量池

常量池可以理解成Class文件中的资源仓库。主要存放的是两大类常量：字面量(Literal)和符号引用(Symbolic References)。字面量类似于java中的常量概念，如文本字符串，final常量等，而符号引用则属于编译原理方面的概念，包括以下三种：

• 类和接口的全限定名(Fully Qualified Name)
• 字段的名称和描述符号(Descriptor)
• 方法的名称和描述符

JVM是在加载Class文件的时候才进行的动态链接，也就是说这些字段和方法符号引用只有在运行期转换后才能获得真正的内存入口地址。当虚拟机运行时，需要从常量池获得对应的符号引用，再在类创建或运行时解析并翻译到具体的内存地址中。
关于字节码的类型对应如下：

方法表集合

在常量池之后的是对类内部的方法描述，在字节码中以表的集合形式表现，暂且不管字节码文件的16进制文件内容如何。代码来源

public com.rhythm7.Main();
   descriptor: ()V
   flags: ACC_PUBLIC
   Code:
     stack=1, locals=1, args_size=1
        0: aload_0
        1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."":()V
        4: return
     LineNumberTable:
       line 3: 0
     LocalVariableTable:
       Start  Length  Slot  Name   Signature
           0       5     0  this   Lcom/rhythm7/Main;

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这里是构造方法：Main()，返回值为void, 公开方法。
code内的主要属性为：

• stack: 最大操作数栈，JVM运行时会根据这个值来分配栈帧(Frame)中的操作栈深度,此处为1

• locals ：局部变量所需的存储空间，单位为Slot, Slot是虚拟机为局部变量分配内存时所使用的最小单位，为4个字节大小。方法参数(包括实例方法中的隐藏参数this)，显示异常处理器的参数(try catch中的catch块所定义的异常)，方法体中定义的局部变量都需要使用局部变量表来存放。值得一提的是，locals的大小并不一定等于所有局部变量所占的Slot之和，因为局部变量中的Slot是可以重用的。

• args_size: 方法参数的个数，这里是1，因为每个实例方法都会有一个隐藏参数this

• attribute_info：方法体内容，0，1，4为字节码"行号"，该段代码的意思是将第一个引用类型本地变量推送至栈顶，然后执行该类型的实例方法，也就是常量池存放的第一个变量，也就是注释里的java/lang/Object.“< init >”：()V, 然后执行返回语句，结束方法。

• LineNumberTable：该属性的作用是描述源码行号与字节码行号(字节码偏移量)之间的对应关系。可以使用 -g:none 或-g:lines选项来取消或要求生成这项信息，如果选择不生成LineNumberTable，当程序运行异常时将无法获取到发生异常的源码行号，也无法按照源码的行数来调试程序。
  -LocalVariableTable：该属性的作用是描述帧栈中局部变量与源码中定义的变量之间的关系。可以使用 -g:none 或 -g:vars来取消或生成这项信息，如果没有生成这项信息，那么当别人引用这个方法时，将无法获取到参数名称，取而代之的是arg0, arg1这样的占位符。

• start 表示该局部变量在哪一行开始可见，length表示可见行数，Slot代表所在帧栈位置，Name是变量名称，然后是类型签名。

文章参考

• java全栈知识体系
• https://www.cnblogs.com/paddix/p/5282004.html
• https://blog.csdn.net/sinat_37191123/article/details/84582438
• https://blog.csdn.net/tyyj90/article/details/78472986
• https://blog.csdn.net/a15089415104/article/details/83215598
• https://juejin.im/post/5aca2c366fb9a028c97a5609