Class 文件包含了 Java 虚拟机的指令集、符号表、辅助信息的字节码(Byte Code)，是实现跨操作系统和语言无关性的基石之一。
一个 Class 文件定义了一个类或接口的信息，是以 8 个字节为单位，没有分隔符，按顺序紧凑排在一起的二进制流。
用 "无符号数" 和 "表" 组成的伪结构来存储数据。
- 无符号数：基本数据类型，用来描述数字、索引引用、数量值、字符串值，如u1、u2 分别表示 1 个字节、2 个字节
- 表：无符号数和其他表组成，命名一般以 "_info" 结尾
组成部分
1、魔数 Magic Number
- Class 文件头 4 个字节，0xCAFEBABE
- 作用是确定该文件是 Class 文件
2、版本号
- 4 个字节，前 2 个是次版本号 Minor Version，后 2 个主版本号Major Version
- 从 45 (JDK1.0) 开始，如 0x00000032 转十进制就是 50，代表 JDK 6
- 低版本的虚拟机跑不了高版本的 Class 文件
3、常量池
- 常量容量计数值(constant_pool_count)，u2，从 1 开始。如 0x0016 十进制 22 代表有 21 项常量
- 每项常量都是一个表，目前 17 种
| 类型 | 标志 | 描述 |
| CONSTANT_Utf8_info | 1 | UTF-8 编码的字符串 |
| CONSTANT_Integer_info | 3 | 整型字面量 |
| CONSTANT_Float_info | 4 | 浮点型字面量 |
| CONSTANT_Long_info | 5 | 长整型字面量 |
| CONSTANT_Double_info | 6 | 双精度浮点型字面量 |
| CONSTANT_Class_info | 7 | 类或接口的符号引用 |
| CONSTANT_String_info | 8 | 字符串类型字面量 |
| CONSTANT_Fieldref_info | 9 | 字段的符号引用 |
| CONSTANT_Methodref_info | 10 | 类中的方法的符号引用 |
| CONSTANT_InterfaceMethodref_info | 11 | 接口方法的符号引用 |
| CONSTANT_NameAndType_info | 12 | 字段或方法的部分符号引用 |
| CONSTANT_MethodHandle_info | 15 | 方法句柄 |
| CONSTANT_MethodType_info | 16 | 方法类型 |
| CONSTANT_Dynamic_info | 17 | 动态计算常量 |
| CONSTANT_InvokeDynamic_info | 18 | 动态方法调用点 |
| CONSTANT_Module_info | 19 | 模块 |
| CONSTANT_Package_info | 20 | 模块中开发或导出的包 |
- 常量池存放字面量(Literal)和符号引用(Symbolic References)
- 特点：Class 文件中最大数据项目之一、第一个出现表数据结构
4、访问标志
- 2 个字节，表示类或接口的访问标志
| 标志 | 值 | 描述 |
| ACC_PUBLIC | 0x0001 | public 类型 |
| ACC_FINAL | 0x0010 | final 类 |
| ACC_SUPER | 0x0020 | 使用 invokespecial |
| ACC_INTERFACE | 0x0200 | 接口 |
| ACC_ABSTRACT | 0x0400 | abstract 类型 |
| ACC_SYNTHETIC | 0x1000 | 非 Java 代码产生 |
| ACC_ANNOTATION | 0x2000 | 注解 |
| ACC_ENUM | 0x4000 | 枚举 |
| ACC_MODULE | 0x8000 | 模块 |
5、类索引、父类索引、接口索引集合
- 类索引(this_class)、父类索引(super_class)，u2
- 接口索引集合(interfaces)，u2 集合
- 类索引确定类的全限定名、父类索引确定父类的全限定名、接口索引集合确定实现接口
- 索引值在常量池中查找对应的常量
6、字段表(field_info)集合
- 描述接口或类申明的变量
- fields_count，u2，表示字段表数量；后面接着相应数量的字段表
- 9 种字段访问标志
| 标志 | 值 | 描述 |
| ACC_PUBLIC | 0x0001 | public 字段 |
| ACC_PRIVATE | 0x0002 | private 字段 |
| ACC_PROTECTED | 0x0004 | protected 字段 |
| ACC_STATIC | 0x0008 | static 字段 |
| ACC_FINAL | 0x0010 | final 字段 |
| ACC_VOLATILE | 0x0040 | volatile 字段 |
| ACC_TRANSIENT | 0x0080 | transient 字段 |
| ACC_SYNTHENTIC | 0x1000 | 编译器生成字段 |
| ACC_ENUM | 0x4000 | enum 字段 |
字段表结构
| 类型 | 名称 | 数量 |
| u2 | access_flags | 1 |
| u2 | name_index | 1 |
| u2 | descripor_index | 1 |
| u2 | attributes_count | 1 |
| attribute_info | attributes | attributes_count |
7、方法表(method_info)集合
- 描述接口或类申明的方法
- methods_count，u2，表示方法表数量；后面接着相应数量的方法表
- 12 种方法访问标志
| 标志 | 值 | 描述 |
| ACC_PUBLIC | 0x0001 | public 方法 |
| ACC_PRIVATE | 0x0002 | private 方法 |
| ACC_PROTECTED | 0x0004 | protected 方法 |
| ACC_STATIC | 0x0008 | static 方法 |
| ACC_FINAL | 0x0010 | final 方法 |
| ACC_SYNCHRONIZED | 0x0020 | synchronized 方法 |
| ACC_BRIDGE | 0x0040 | 编译器产生的桥接方法 |
| ACC_VARARGS | 0x0080 | 接受不定参数 |
| ACC_NATIVE | 0x0100 | native 方法 |
| ACC_ABSTRACT | 0x0400 | abstract 方法 |
| ACC_STRICT | 0x0800 | strictfp 方法 |
| ACC_SYNTHENTIC | 0x1000 | 编译器生成方法 |
方法表结构与字段表结构一致
8、属性表(attribute_info)集合
- class 文件、字段表、方法表可携带属性集合，描述特有信息
- 预定义 29 项属性，可自定义写入不重名属性
| 属性名称 | 使用位置 | 描述 |
| Code | 方法表 | Java代码编译的字节码指令 |
| ConstantValue | 字段表 | final 关键字定义的常量值 |
| Deprecated | 类、方法表、字段表 | 过期作废的类、方法和字段 |
| Exceptions | 方法表 | 方法抛出的异常 |
| EnclosingMethod | 类文件 | 局部类或匿名类拥有，标识外围方法 |
| InnerClass | 类文件 | 内部类列表 |
| LineNumberTable | Code属性 | Java源码的行号与字节码指令的对应关系 |
| LocalVariableTable | Code属性 | 方法的局部变量描述 |
| StackMapTable | Code属性 | 检查和处理目标方法局部变量与操作数栈所需类型是否匹配 |
| Signature | 类、方法表、字段表 | 源文件名称 |
| SourceDebugExtension | 类文件 | 存储额外的调试信息 |
| Synthetic | 类、方法表、字段表 | 标识方法或字段为编译器自动生成 |
| LocalVariableTypeTable | 类 | 描述泛型参数化类型 |
| RuntimeVisibleAnnotations | 类、方法表、字段表 | 指明运行时可见的注解 |
| RuntimeInvisibleAnnotations | 类、方法表、字段表 | 指明运行时不可见的注解 |
| RuntimeVisibleParameterAnnotation | 方法表 | 指明方法参数运行时可见的注解 |
| RuntimeInvisibleParameterAnnotation | 方法表 | 指明方法参数运行时不可见的注解 |
| AnnotationDefault | 方法表 | 用于记录注解类元素的默认值 |
| BootstrapMethods | 类文件 | 保存invokeddynamic指令引用的引导方式限定符 |
| RuntimeVisibleTypeAnnotation | 类、方法表、字段表 | 指明运行时可见的类注解 |
| RuntimeInvisibleTypeAnnotation | 类、方法表、字段表 | 指明运行时不可见的类注解 |
| MethodParameters | 方法表 | 方法名称编译进Class文件，可运行时获取 |
| Module | 类 | 模块的信息 |
| ModuleMainClass | 类 | 指定模块的主类 |
| NestHost | 类 | 内部类得知宿主类 |
| NestMembers | 类 | 宿主类得知内部类 |
Class 文件可以看作一张表，如下图
| 类型 | 名称 | 数量 |
| u4 | magic | 1 |
| u2 | minor_version | 1 |
| u2 | major_version | 1 |
| u2 | constant_pool_count | 1 |
| cp_info | constant_pool | constant_pool_count-1 |
| u2 | access_flags | 1 |
| u2 | this_class | 1 |
| u2 | super_class | 1 |
| u2 | interface_counts | 1 |
| u2 | interfaces | interface_counts |
| u2 | fields_count | 1 |
| field_info | fields | fields_count |
| u2 | methods_count | 1 |
| method_info | methods | methods_count |
| u2 | attributes_count | 1 |
| attribute_info | attributes | attributes_count |
整理自《深入理解 Java 虚拟机》
