【面试】class文件结构

1. 说明

• 1.class文件的结构并不是一成不变的，随着java虚拟机的不断发展，会对class文件结构做出一些调整。但基本结构和框架是非常稳定的。
• 2.class文件的总体结构：魔数、版本号、常量池、类的访问标识（标志、控制权限）、类名（类索引）、超类（父类索引）、接口（接口索引集合）、字段（字段表集合）、方法（方法表集合）、属性（属性表集合）。

2. 魔数

• 1.class文件的标志。
• 2.文件开始的4个字节的无符号整数称为魔数（magic number）,其值为0xCAFEBABE（十六进制表示）。
• 3.魔数的唯一作用是确定这个文件是否为一个能被Java虚拟机接受的有效合法的Class文件。
• 4.魔数是Class文件的标识符。
• 5.如果一个Class文件不以0xCAFFBABE开头，虚拟机在进行文件校验的时候会抛出错误：Error: A JNI error has occured, please check your installation and try again … Incompatible magic value … in class file …

3. 版本号

• 1.紧接着魔数的4个字节是Class文件的版本号，包括次版本号（Minor Version，占2个字节）和主版本号（Major Version，占2个字节）。
• 2.版本号用于标识Class文件的兼容性，高版本的JDK能向下兼容以前版本的Class文件，但不能运行以后版本的Class文件。

4. 常量池

• 1.常量池容量计数值：紧接着版本号的2个字节代表常量池容量计数值（constant_pool_count），表示常量池中有多少项常量。
• 2.常量池容量计数值是从1开始的。
• 3.常量池内容：常量池是Class文件结构中与其他项目关联最多的数据，也是占用Class文件空间最大的数据项目之一。
• 4.常量池主要存放两大类常量：字面量（Literal）和符号引用（Symbolic References）。
• 5.字面量比较接近于Java语言层面的常量概念，如文本字符串、被声明为final的常量值等。
• 6.符号引用则属于编译原理方面的概念，主要包括类和接口的全限定名、字段的名称和描述符、方法的名称和描述符等。

5. 访问标志

• 1.常量池之后是访问标志（access_flags），占2个字节。
• 2.这个标志用于识别一些类或接口层次的访问信息，如这个Class是类还是接口、是否定义为public类型、是否定义为abstract类型等。
• 3.如果是类的话，是否被声明为final等。
• 4.类的访问权限通常为ACC_开头的常量。

6. 类索引、父类索引和接口索引集合

• 1.类索引：用于确定这个类的全限定名。
• 2.父类索引：用于确定这个类的父类的全限定名。由于Java语言不允许多重继承，所以父类索引只有一个。除了java.lang.Object之外，所有的Java类都有父类，因此除了java.lang.Object外，所有Java类的父类索引都不为0。
• 3.接口索引集合：用于描述这个类实现了哪些接口。这些被实现的接口将按implements关键字（如果这个Class文件表示的是一个接口，则应当是extends关键字）后的接口顺序从左到右排列在接口索引集合中。

7.字段表集合、方法表集合和属性表集合

• 1.字段表集合：用于描述接口或类中声明的变量（不包括在方法内部声明的局部变量）。
• 2.方法表集合：其结构与字段表类似，用于描述接口或类中声明的方法。
• 3.属性表集合：在Class文件、字段表、方法表中都可以携带自己的属性表集合，用于描述某些场景专有的信息。属性表集合的限制稍微宽松一些，不再要求各个属性表具有严格顺序。