查漏补缺第十八期(你了解class文件吗)-每日运维

前言

目前正在出一个查漏补缺专题系列教程, 篇幅会较多, 喜欢的话，给个关注❤️ ~

本专题主要以Java语言为主, 好了, 废话不多说直接开整吧~

什么是class文件

在Java中，class文件是一种二进制文件格式，它包含了Java源代码编译后的字节码。Java源代码在编译过程中会被编译成一种称为字节码（Bytecode）的中间形式，而这些字节码被存储在以.class为扩展名的文件中。

当你编写Java程序时，首先将源代码文件（例如MyClass.java）通过Java编译器（javac命令）编译成字节码文件（MyClass.class），然后Java虚拟机（JVM）会执行这些字节码，使得Java程序能够在不同平台上运行，实现了"一次编译，到处运行"的特性。

Class文件的结构是由Java虚拟机规范所定义的，它包含了类的版本信息、常量池（存储字符串、类名、方法名等常量）、字段信息、方法信息、类和接口的访问标志、类的继承关系、类的成员变量和方法的字节码等信息。

要注意的是，Class文件是一种平台无关的格式，这意味着你可以在任何支持Java虚拟机的平台上运行这些Class文件，无需重新编译。这也是Java跨平台性的基础之一。

如何阅读class文件

阅读Java的Class文件通常需要使用专门的工具，而不是直接打开它，因为Class文件是以二进制形式存储的，而不是文本文件。常用的工具有javap和javac。

javap是Java自带的一个工具，用于反编译Class文件

首先，编写一个简单的Java类，例如MyClass.java，内容如下：

public class MyClass {
    private int value;

    public MyClass(int value) {
        this.value = value;
    }

    public int getValue() {
        return value;
    }

    public void setValue(int value) {
        this.value = value;
    }
}

使用Java编译器（javac命令）将MyClass.java编译成MyClass.class文件：

javac MyClass.java

然后，使用javap命令查看MyClass.class的内容：

javap -c MyClass

这里的-c选项表示将字节码反汇编成指令列表，MyClass是你的类名（不要包含.class后缀）。

javap命令会输出反汇编后的Java字节码，你可以看到类的结构、方法、字段以及相关指令。

Compiled from "MyClass.java"
public class MyClass {
  private int value;

  public MyClass(int);
    Code:
       0: aload_0
       1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."":()V
       4: aload_0
       5: iload_1
       6: putfield      #2                  // Field value:I
       9: return

  public int getValue();
    Code:
       0: aload_0
       1: getfield      #2                  // Field value:I
       4: ireturn

  public void setValue(int);
    Code:
       0: aload_0
       1: iload_1
       2: putfield      #2                  // Field value:I
       5: return
}

下面看下javap有哪些命令

javap -help

用法: javap  
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         指定查找用户类文件的位置
-cp                指定查找用户类文件的位置
-bootclasspath     覆盖引导类文件的位置

Java的Class文件内容结构，它是按照Java虚拟机规范定义的格式来组织的。以下是Class文件的主要内容结构，以及它们所代表的意思：

魔数（Magic Number）： Class文件的前4个字节是一个固定的魔数，用于识别该文件是否是一个合法的Class文件。对于Java Class文件来说，魔数的值为0xCAFEBABE。

版本信息（Version）：紧随魔数后的4个字节表示Class文件的版本信息，分别是主版本号（Major Version）和次版本号（Minor Version）。这些版本号指示了Class文件的编译版本，Java虚拟机必须能够支持这些版本才能正确加载和运行Class文件。

常量池（Constant Pool）：常量池是Class文件中的一个重要部分，用于存储字符串、类名、方法名、字段名等常量。它的大小由常量池计数器决定，是一个变长的数据结构。常量池中的每个项目都有一个标签，标志着它的类型和含义。

访问标志（Access Flags）：这个部分定义了Class或接口的访问修饰符，例如public、final、abstract等。它告诉Java虚拟机这个Class的访问权限和属性。

类索引、父类索引和接口索引集合：这些索引指向常量池中的类描述符，确定了Class的继承关系和实现的接口列表。

字段表（Fields）：这个部分描述了类的成员变量（字段）信息，包括字段的访问标志、名称、类型和属性等。

方法表（Methods）：这部分描述了类的方法信息，包括方法的访问标志、名称、参数列表、返回类型和方法体等。

属性表（Attributes）：属性表用于存储额外的类级别或成员级别的信息。它可能包含Code属性（存储方法字节码）、LineNumberTable属性（存储源代码行号与字节码行号的对应关系）等。

除了javap之外还有一个非常好用的工具jclasslib bytecode viewer, 这个可以到idea插件市场搜索并且是免费的

安装完之后重启idea,我们就可以直接在源代码里直接查看class内容结构了，如果插件窗口内容是空白的，尝试先编译自己的项目然后再进行查看

微信截图_20230719102741.png

结束语

大家可以针对自己薄弱的地方进行复习, 然后多总结，形成自己的理解，不要去背~

本着把自己知道的都告诉大家，如果本文对您有所帮助，点赞+关注鼓励一下呗~

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