认识class文件

image.png

二进制字节流

硬盘上的文件都是以二进制流的方式存储的

类文件结构

  • Magic Number 魔数 文件类型, .class的16进制魔数就是cafebabe
  • minor version+major version 小大版本号 jdk8对应的版本号是52,其16进制是0034
  • constant_poll_count 常量池中常量数量
  • constant_poll 常量池是一个长度=constant_poll_count-1的列表，保留了空的0位
  • 权限标识
  • 类名 、父类
  • 接口数量 所有接口
  • 成员变量总数 成员变量
  • 方法总数 方法

  • 属性数 总属性

    演示

    1. 8 public class ClassViewer {
    2. 9    private int c;
    3. 10    public String add(String a){
    4. 11        int i =0 ,j=10;
    5. 12        i++;
    6. 13        c += j;
    7. 14        return a+i+j;
    8. 15    }
    9. 16}

    16进制

    image.png

    Javap -v ClassViewer.class

    下述class类信息块 所说的栈 和 栈顶，不做特殊说明 都指的是操作数栈

    1. Last modified 2021-3-30; size 558 bytes
    2. MD5 checksum 9007716478deccca8618ff428c3c57dc
    3. Compiled from "ClassViewer.java"
    4. public class com.?.ClassViewer
    5. minor version: 0
    6. major version: 52 //jdk的MarjorVersion=52
    7. flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER // 访问权限修饰符
    8. Constant pool:
    9.  #1 = Methodref          #9.#20         // java/lang/Object."<init>":()V
    10.  #2 = Fieldref           #8.#21         // com/zhz/jvm/ClassViewer.c:I
    11.  #3 = Class              #22            // java/lang/StringBuilder
    12.  #4 = Methodref          #3.#20         // java/lang/StringBuilder."<init>":()V
    13.  #5 = Methodref          #3.#23         // java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
    14.  #6 = Methodref          #3.#24         // java/lang/StringBuilder.append:(I)Ljava/lang/StringBuilder;
    15.  #7 = Methodref          #3.#25         // java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String;
    16.  #8 = Class              #26            // thisClass: com/?/ClassViewer
    17.  #9 = Class              #27            // superClass: java/lang/Object
    18. #10 = Utf8               c
    19. #11 = Utf8               I
    20. #12 = Utf8               <init>
    21. #13 = Utf8               ()V
    22. #14 = Utf8               Code
    23. #15 = Utf8               LineNumberTable
    24. #16 = Utf8               add
    25. #17 = Utf8               (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;
    26. #18 = Utf8               SourceFile
    27. #19 = Utf8               ClassViewer.java
    28. #20 = NameAndType        #12:#13        // "<init>":()V
    29. #21 = NameAndType        #10:#11        // c:I
    30. #22 = Utf8               java/lang/StringBuilder
    31. #23 = NameAndType        #28:#29        // append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
    32. #24 = NameAndType        #28:#30        // append:(I)Ljava/lang/StringBuilder;
    33. #25 = NameAndType        #31:#32        // toString:()Ljava/lang/String;
    34. #26 = Utf8               com/zhz/jvm/ClassViewer
    35. #27 = Utf8               java/lang/Object
    36. #28 = Utf8               append
    37. #29 = Utf8               (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
    38. #30 = Utf8               (I)Ljava/lang/StringBuilder;
    39. #31 = Utf8               toString
    40. #32 = Utf8               ()Ljava/lang/String;
    41. {
    42. public com.?.ClassViewer();
    43.   descriptor: ()V   //构造方法
    44.   flags: ACC_PUBLIC //公共
    45.   Code:
    46.     stack=1, locals=1, args_size=1 // 默认无参构造：使用1个栈Object.init,1个本地变量(全局变量c),1个参数(也是c)
    47.        0: aload_0  // 把局部变量表0位元素，也就是c 加载到操作数栈栈顶
    48.        1: invokespecial #1  // Method java/lang/Object."<init>":()V
    49.        4: return
    50.     LineNumberTable:
    51.       line 8: 0
    53. public java.lang.String add(java.lang.String);
    54.   descriptor: (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;
    55.   flags: ACC_PUBLIC
    56.   Code:
    57.     stack=3, locals=4, args_size=2 // 本方法调用了3个栈帧，4个局部变量(a,i,j,c),2个参数(a和c)
    58.        0: iconst_0  // 常数0压入操作数栈
    59.        1: istore_2    // 将栈顶元素 保存到局部变量表2的位置
    60.        2: bipush 10  //取值 10 压入栈顶
    61.        4: istore_3    // 栈顶元素 保存到局部变量表index=3的位置
    62.        5: iinc 2, 1  // 取局部变量表index=2的元素，做+1操作
    63.        8: aload_0  //加载局部变量表index=0的值 到栈顶
    64.        9: dup
    65.       10: getfield #2 // Field c:I 获取#2的全局变量值 =0 压入栈顶
    66.       13: iload_3   //加载局部变量表index=3的值到栈顶
    67.       14: iadd  //取栈顶两个元素做++操作
    68.       15: putfield      #2  // Field c:I 赋值
    69.       18: new           #3  // class java/lang/StringBuilder
    70.       21: dup
    71.       22: invokespecial #4  // Method java/lang/StringBuilder."<init>":()V
    72.       25: aload_1
    73.       26: invokevirtual #5  // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
    74.       29: iload_2
    75.       30: invokevirtual #6                  // Method java/lang/StringBuilder.append:(I)Ljava/lang/StringBuilder;
    76.       33: iload_3
    77.       34: invokevirtual #6                  // Method java/lang/StringBuilder.append:(I)Ljava/lang/StringBuilder;
    78.       37: invokevirtual #7                  // Method java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String;
    79.       40: areturn
    80.     LineNumberTable:
    81.       line 11: 0
    82.       line 12: 5
    83.       line 13: 8
    84.       line 14: 18
    85. }
    86. SourceFile: "ClassViewer.java"

    image.png

    JVM指令

  • load 将局部变量表指定位置的数据 压入 操作数栈 栈顶

  • store 将操作数栈 栈顶元素 保存到局部变量表指定位置
  • iconst/bipush/sipush/ldc 取值指令,根据取值大小用不同指令，?/byte/short/?/int用ldc,
  • iinc 自增
  • invokevisual/invokestatic/invokespecial 调用实例方法/调用静态类方法/调用特殊如构造方法
  • ireturn 返回

    Java ASM框架

    ASM API基于访问者模式，为我们提供了ClassVisitor，MethodVisitor，FieldVisitor API接口，每当ASM扫描到类字段是会回调visitField方法，扫描到类方法是会回调MethodVisitor.

//todo
aop的静态织入，还有spring 使用真实参数名(正常class编译是arg0,arg1)，也是asm技术。