字节码

java程序通过javac命令编译，可以得到一个class文件，文件中是二进制信息，这个文件是字节码文件。JVM通过执行字节码文件来运行java程序。

既然字节码文件是由java程序编译而来，那么其中必然包含了java程序的所有信息，包括程序中的类名称、父类名称、方法名称、属性名称、常量等等。

字节码文件中的内容可以划分成以下几块区域，这些区域的位置是固定的。

我们写一个非常简单的类：

public class T0100_ByteCode01 {
}

其编译成字节码文件，通过sublime或者notepad++打开后，格式使用十六进制查看，是以下样子

cafe babe是所有字节码文件的开头，通过cafe babe就可以知道这个文件是字节码文件。cafe babe在字节码内容中又叫做Magic Number。

Magic Number后面的内容依次是：Minor Version、Major Version、constant_pool_count、constant_pool、access_flags、this_class、super_class、interfaces_count、interfaces、fields_count、fields、methods_count、methods、attributes_count-u2、attributes。

这些内容在字节码文件中的出现顺序一直是这样的，除非某些内容没有，那么其在字节码中是不会存在的。

以下是字节码内容的详细说明：

上表中的类型列中，u表示无符号，u后面的数字表示占多少个字节。像cp_info、field_info、method_info和attribute_info是无法确定其会占用多少空间的，因为每个java文件的这部分内容是不一样的。例如constant_pool常量池，每个java文件的常量池大小肯定不一样，所以无法用固定的字节长度。

常量池中的内容是十分复杂的，可以包含以下几个方面：

cp_info表：

表名列中的内容其实就是常量池中的内容可以划分出的几大类。但是在字节码文件中，大家都是二进制表示，而且排在一起，为了可以区分开来，所以有了标识位。不过，如果我们通过16进制的字节码文件去观察，实在是太费劲，java提供了一个命令javap对字节码文件进行了友好的翻译，方便我们查看。通过javap -v 字节码文件名，可以展示字节码文件的内容。

上图显示了javap命令展示的字节码文件信息。

我们看Constant pool部分的内容。第一行中，#1代表Constant pool中第一部分独立的内容；Methodref表示某个方法的应用（可以在cp_info表中查看Methodref的语义），那具体引用的是什么方法呢？我们看后面跟着#3和#13，表示要在Constant pool中查找#3和#13的信息。

#3在第三行，后面跟了个Class，表示是类信息，在看后面跟着#15，于是我们再看Constant pool中#15部分的信息。#15在最后一行，Utf8表示后面的内容单纯是个字符串，而且是java/lang/Object，此时，我们知道Methodref引用的是Object类的某个方法。具体是哪个方法，我们再看#13部分的信息。

#13后面是NameAndType，表示方法的名称和方法的入参与出参类型，其后面跟着#4和#5，在Constant pool中查找可以发现，#4表示init，#5表示()V。init表示构造方法，()V分成两部分看，前面的()表示方法没有入参，V表示方法的出参类型是void。到此时，我们知道了，Methodref引用的是Object中的无参构造方法。

Constant pool中的其他信息的查看方式也是一样的。

在字节码文件中，还有一部分内容非常重要，是methods，其中有个Code具体展示了某个方法的每行代码代表的字节码指令。

我们写的代码十分简单

public class T0100_ByteCode01 {
}

代码就是一个空类，但是其实默认是有一个无参构造方法的。所以在编译成字节码文件后，有三个指令需要执行。

第一个是aload_0，这个在字节码指令集中的意思是去加载Constant pool中0号槽的对象，Constant pool的0号槽默认就是这个类对象自身。也就是说，aload_0表示将this压入操作数栈的栈顶；invokespecial表示执行某个方法，后面跟着#1需要去Constant pool中查找语义，我们知道是指Object类中的无参构造方法，所以invokespecial #1表示执行此方法。最后return表示退出。

以上只是对字节码文件的一个粗略的描述，但是我们也对字节码文件的内容有了大致的印象。字节码文件是由java文件编译而来，所以必然包含了java文件中的所有信息。而且，字节码文件对这些信息进行了分类，以方便存储。