字节码介绍
什么是字节码
Java的源代码中编译后会生成一个class文件，文件内容为一些JAVA虚拟机指令，这些指令的内容，由多个十六进制值组成，两个十六进制值为一组，例如：
Java虚拟机的指令由一个字节长度、代表某种特定操作含义的操作码(opcode)以及跟随其后的零个或多个的操作数（operand）构成。
Java之所以可以“一次编译，到处运行”，一是因为JVM针对各种操作系统、平台都进行了定制。二是因为无论在什么平台，都可以编译生成固定格式的字节码（.class文件）供JVM使用。因此，也可以看出字节码对于Java生态的重要性。
字节码的应用
对于开发人员，了解字节码可以更准确、直观地理解Java语言中更深层次的东西，比如通过字节码，可以很直观地看到Volatile关键字如何在字节码上生效。另外，字节码增强技术在Spring AOP、各种O RM框架、热部署中的应用屡见不鲜，深入理解其原理对于我们来说大有裨益。除此之外，由于JVM规范的存在，只要最终可以生成符合规范的字节码就可以在JVM上运行，因此这就给了各种运行在JVM上的语言（如Scala、Groovy、Kotlin）一种契机，可以扩展Java所没有的特性或者实现各种语法糖。理解字节码后再学习这些语言，可以“逆流而上”，从字节码视角看它的设计思路，学习起来也“易如反掌”。
解读字节码
编写如下代码
直接解读
intTests.java的源代码编译后，可以通过notepad++(需要安装一下HEX-Editor插件)打开IntTests.class文件，文件内容默认是一种16进制的格式，例如：
Javap指令应用
在IntTests.class目录使用如下代码对类进行反编译，例如：
javap -verbose IntTests.class //可以使用javap –help查看帮助
Classfile /E:/TCGBIV/DEVCODES/JAVACODES/01-java/target/classes/com/java/jvm/bytecode/IntT
ests.class
Last modified 2022-4-30; size 604 bytes
MD5 checksum fa079575306a9cf10a1a61cfc4722e88
Compiled from "IntTests.java"
public class com.java.jvm.bytecode.IntTests
minor version: 0
major version: 52
flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
Constant pool:
\#1 = Methodref #5.#23 // java/lang/Object."<init>":()V
\#2 = Fieldref #24.#25 // java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
\#3 = Methodref #26.#27 // java/io/PrintStream.println:(I)V
\#4 = Class #28 // com/java/jvm/bytecode/IntTests
\#5 = Class #29 // java/lang/Object
\#6 = Utf8 <init>
\#7 = Utf8 ()V
\#8 = Utf8 Code
\#9 = Utf8 LineNumberTable
\#10 = Utf8 LocalVariableTable
\#11 = Utf8 this
\#12 = Utf8 Lcom/java/jvm/bytecode/IntTests;
\#13 = Utf8 main
\#14 = Utf8 ([Ljava/lang/String;)V
\#15 = Utf8 args
\#16 = Utf8 [Ljava/lang/String;
\#17 = Utf8 a
\#18 = Utf8 I
\#19 = Utf8 b
\#20 = Utf8 c
\#21 = Utf8 SourceFile
\#22 = Utf8 IntTests.java
\#23 = NameAndType #6:#7 // "<init>":()V
\#24 = Class #30 // java/lang/System
\#25 = NameAndType #31:#32 // out:Ljava/io/PrintStream;
\#26 = Class #33 // java/io/PrintStream
\#27 = NameAndType #34:#35 // println:(I)V
\#28 = Utf8 com/java/jvm/bytecode/IntTests
\#29 = Utf8 java/lang/Object
\#30 = Utf8 java/lang/System
\#31 = Utf8 out
\#32 = Utf8 Ljava/io/PrintStream;
\#33 = Utf8 java/io/PrintStream
\#34 = Utf8 println
\#35 = Utf8 (I)V
{
public com.java.jvm.bytecode.IntTests();
descriptor: ()V
flags: ACC_PUBLIC
Code:
stack=1, locals=1, args_size=1
0: aload_0
1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."<init>":()V
4: return
LineNumberTable:
line 3: 0
LocalVariableTable:
Start Length Slot Name Signature
0 5 0 this Lcom/java/jvm/bytecode/IntTests;
public static void main(java.lang.String[]);
descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
Code:
stack=2, locals=4, args_size=1
0: bipush 10
2: istore_1
3: bipush 20
5: istore_2
6: iload_1
7: iload_2
8: iadd
9: istore_3
10: getstatic #2 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintSt
ream;
13: iload_3
14: invokevirtual #3 // Method java/io/PrintStream.println:(I)V
17: return
LineNumberTable:
line 5: 0
line 6: 3
line 7: 6
line 8: 10
line 9: 17
LocalVariableTable:
Start Length Slot Name Signature
0 18 0 args [Ljava/lang/String;
3 15 1 a I
6 12 2 b I
10 8 3 c I
}
SourceFile: "IntTests.java"jclasslib插件应用
如果每次查看反编译后的字节码都使用javap命令的话，会非常繁琐。这里推荐一个Idea插件，这个插件的名字为jclasslib。代码在编译后，我们可以在菜单栏”View”中选择”Show Bytecode With jclasslib”，可以很直观地看到当前字节码文件的类信息、常量池、方法区等信息。
字节码结构分析
整体结构
一个class类文件的结构组成如下（u代表一个字节无符号int，其余info类型是复合结构）：
ClassFile {
u4 magic;
u2 minor_version;
u2 major_version;
u2 constant_pool_count;
cp_info constant_pool[constant_pool_count-1];
u2 access_flags;
u2 this_class;
u2 super_class;
u2 interfaces_count;
u2 interfaces[interfaces_count];
u2 fields_count;
field_info fields[fields_count];
u2 methods_count;
method_info methods[methods_count];
u2 attributes_count;
attribute_info attributes[attributes_count];
}
其中：
magic（魔数）
minor_version（次版本号）
major_version（主版本号）
constant_pool_count（常量池计数器）
constant_pool[constant_pool_count-1]（常量池）
access_flags（类的访问标志）
this_class（当前类名索引值）
super_class（父类名索引值）
interfaces_count（接口计数）
interfaces[interfaces_count]（接口数组）
fields_count（成员变量计数）
fields[fields_count]（成员变量数组）
methods_count（方法计数）
methods[methods_count]（方法数组）
attributes_count（属性计数）
attributes[attributes_count]（属性数组）魔数
所有.class文件的前四个字节都是魔数(Magic Number)，是class文件的标识。
魔数的固定值为：0xCAFEBABE。
魔数放在文件开头，JVM可以根据文件魔数判断.class文件的合法性。
版本号
版本号为魔数之后的4个字节。例如，版本号“00 00 00 34”。
前两个字节表示次版本号（Minor Version），后两个字节表示主版本号（Major Version）。例如，版本号“00 00 00 34”的次版本号转化为十进制为0，主版本号转化为十进制为52，在Oracle官网中查询序号52对应的主版本号为1.8，所以编译该文件的Java版本号为1.8.0。
版本号和JAVA编译器的对应关系如图所示：
说明，不同版本的Java编译器编译的class文件版本是不一样的。目前，高版本的Java虚拟机可以执行由低版本编译器编译生成的class文件，但是低版本的Java虚拟机不能执行由高版本编译器生成的class文件。否则JVM可能会抛出如下异常：
java.lang.UnsupportedClassVersionError常量池
常量池(Constant Pool)整体上分为两部分，常量池计数器以及常量池数据区。
常量池计数器
ü 版本号后面是常量池数量，用两个字节表示。如图所示：
ü 常量池容量计数值从1开始，表示常量池有多少个常量，假如constant_pool_count=1表示有0个常量。这里的0024的值为36，其实常量数为35个。
ü 索引值0用于表达不引用任何常量池。
常量池数据区
ü 数据区是由constant_pool_count-1个cp_info结构组成，一个cp_info结构对应一个常量。在字节码中共有14种类型的cp_info，每种类型的结构都是固定的。
ü 常量池中存储两类常量：字面量(Literal)与符号引用(Symbolic References)。字面量为代码中声明为Final的常量值，符号引用如类和接口的全局限定名、字段的名称和描述符、方法的名称和描述符。
ü 常量池中的每个常量都是一个表，用于描述不同结构数据，例如：
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-jQrDQbhG-1656579984422)(file:///C:\Users\彭\AppData\Local\Temp\ksohtml3188\wps9.jpg)]
其中，cp_info整体结构大同小异，都是先通过Tag来标识类型，然后后续n个字节来描述长度和（或）数据。先知其所以然，以后可以通过javap -verbose 类名命令，查看JVM反编译后的完整常量池，就可以看到反编译结果，将每一个cp_info结构的类型和值都很明确地呈现了出来。
访问标识
常量池结束之后的两个字节，描述该Class是类还是接口，以及是否被Public、Abstract、Final等修饰符修饰。
JVM规范规定了多个访问标志（Access_Flag）。需要注意的是，JVM并没有穷举所有的访问标志，而是使用按位或操作来进行描述的，比如某个类的修饰符为Public Final，则对应的访问修饰符的值为ACC_PUBLIC | ACC_FINAL，即0x0001 | 0x0010=0x0011。
类型引用
在访问标记后，会指定该类的类别、父类类别以及实现的接口。
类索引：访问标志后的两个字节，描述的是当前类的全限定名。这两个字节保存的值为常量池中的索引值，根据索引值就能在常量池中找到这个类的全限定名。
父类索引：当前类名后的两个字节，描述父类的全限定名，同上，保存的也是常量池中的索引值。
接口索引：父类名称后的两字节，描述了该类或父类实现了哪些接口，接口的数量以及所有接口名称的字符串常量的索引值。
字段表集合
字段表用于描述类和接口中声明的变量，包含类级别的变量以及实例变量，但是不包含方法内部声明的局部变量。
字段表也分为两部分，第一部分为两个字节，描述字段个数；第二部分是每个字段的详细信息fields_in。
方法表集合
字段表结束后为方法表，用于描述每个方法的信息。
方法表也是由两部分组成，第一部分为两个字节描述方法的个数；第二部分为每个方法的详细信息。方法的详细信息较为复杂，包括方法的访问标志、方法名、方法的描述符以及方法的属性。
属性表集合
。
字段表集合
字段表用于描述类和接口中声明的变量，包含类级别的变量以及实例变量，但是不包含方法内部声明的局部变量。
字段表也分为两部分，第一部分为两个字节，描述字段个数；第二部分是每个字段的详细信息fields_in。
方法表集合
字段表结束后为方法表，用于描述每个方法的信息。
方法表也是由两部分组成，第一部分为两个字节描述方法的个数；第二部分为每个方法的详细信息。方法的详细信息较为复杂，包括方法的访问标志、方法名、方法的描述符以及方法的属性。
属性表集合
方法表集合之后是属性表集合，用于描述的是class文件所携带的辅助信息，比如class文件对应的源文件信息。了解即可。
