相關虛擬機的命令

1. 編寫Java源碼

 

2. 編譯指令 javac xxx.java，得到.class文件
3. hexdump -C filename可以查看二進制文件

 

4. 編譯后使用 javap -c 類名, 得到.class文件對應的虛擬機指令 class文件對應的虛擬機指令

 

這里先讓大家大致的看看.class文件和虛擬機指令的樣子，不會讓你有種“所愛隔山海”的感覺。

Class文件產生背景及重要地位

【問題】只有Java語言編譯后的class文件才能在 JVM 里面跑嗎？

首先拋一個問題，是不是只有Java語言編譯后的class文件才能在jvm中運行，也就是說其他的語言是否可以使用Java虛擬機作為媒介？答案是：不是，可以的；只要符合JVM文件結構的規范，編譯后的文件均能運行，比如scala語言.scala結尾文件，可以編譯為.class文件，可以在jvm中運行，哈哈哈，這里寫的好生硬。

 

如圖各種語言與JVM的愛恨情仇，只要你的語言經過自己的編譯器，最終能得到一個JVM需要的.class文件，那么你就可以。

class文件的地位

• Source: 源碼
• Class: 字節碼
• Runtime: 運行時

字節碼形態經由Classloader加載變成運行時形態（內存中）。

java 剛剛誕生的口號“一次編寫，到處運行",這是滿足開發人員對沖破平臺限制渴望的實現，這個很快就實現。然而設計者一開始發布規范文檔的時候就是刻意把Java規范拆解成了《Java語言規范》和《Java虛擬機規范》，也就是說他們對虛擬機的野心不止于Java語言，他們未來的目標是沖破語言限制，現在也實現了，Scala，jRuby這些語言都可以運行在Java虛擬機上面。隨著平臺（windows,linux,unix）基本穩定，而語言日新月異，日后JAVA“語言無關”的優勢可能會超過“平臺無關”的優勢！

實現語言無關的關鍵就是虛擬機和字節碼存儲格式。可以理解成虛擬機給你提供一個接口，你只需要按照他指定的格式傳class文件給他，他便可以運行你的代碼，所以關鍵就是這個class文件。虛擬機不關心你的項目使用什么語言進行代碼實現，最后你只需要按照他想要的class格式編譯成class文件傳給他，就可以成功運行在虛擬機上面。我說的夠清楚了吧老弟？

Class 類文件結構設計解析

class 文件是一組以8位字節為基礎單位的二進制流，中間沒有任何分隔符，正是因為沒有任何分隔符所以class文件里面的數據項在順序和數量上面是嚴格限定的，每個字節的含義，長度，先后順序，都不允許改變。具體class文件內容看圖。

class文件采用的是一種類似于C語言結構體的偽結構來存儲數據，本質就是一張表，如圖所示：

 

 

【問題】你會怎么設計class文件？

首先拋出一個問題，JVM一開始就是服務Java的，拿Java語言來舉例子，如果你是設計者，你將你的Java源碼編譯成class文件，你會怎么設計這個class文件？

思路：轉換成容易理解的實現，知道Java的，一般都知道xml文件，一個JavaBean完全可以轉化為用xml這種描述性語言來表示，原因是xml是指定好了協議，你的Java要變成 xml 就要按照我的協議來辦事，用 xml 描述一個學生對象如下：

 

協議的話其實就很能理解，你的class是一個十六進制文件，那么就必須制定自己的協議啊，使得你的十六進制描述的東西可以轉化為 JVM 可以理解的虛擬機指令，也就是你的 “xx” 這幾個字母是為了告訴虛擬機干啥，“oo”這幾個字母是想告訴虛擬機干啥，“xxoo”又是表示啥，這里先看看實際的JVM指令以及和class文件對應關系（現在的 JVM 指令有255個大約）

 

轉化：有了思路就好辦了，轉化一下，將 JAVA 源碼轉化為 CLASS 文件，來看看具體怎么轉化：

1. 一個Java類對應一個class文件（有可能是多個，如果類里面有內部類），里面有哪些東西？肯定不能丟東西嘛，這是最基本的要求，如果人家明明寫的是“你綠了我嗎”，你給搞成了“你綠了我”，那這心情起伏還是蠻大的哈。
2. Java類里面的東西你怎么剖析，怎么設計存儲？

• 簡單解剖一下，class文件可能是Java中的class類，也可能是接口，一個class所表示的里面還可能不止一個類和接口，得區分一下吧？來，敲黑板劃重點，大膽設計就是接口類型集合，普通類集合，還不止一個？再加兩個字段接口個數，類個數，一切都是這么的完美，往class文件里面找，我去都能找到，OK，我是天才，下一個。
• Java里面有屬性，有方法，有常量，有字段，怎么破？繼續嘛，集合搞起來，個數存起來，最終得到了上面圖里面的表結構的class文件。

再來回顧一下class文件內容：

3. Java類里面有什么東西，class文件應該存儲些什么東西？

• 兩種數據類型：無符號數和表     無符號數屬于基本數據類型（Java類中也有基本數據類型），以 u1,u2,u4,u8這種來代表1個字節，2個字節,4個字節，8個字節的無符號數，可以用來描述數字，索引引用，數量值或者字符串值。     表就跟Java類中的對象引用類型一樣，對象屬性可以是基本數據類型（對應U1,U2無符號數），也可以是其他的對象（對應其他的表）,Java工程項目中參數實體通常以"_Param"結尾（class文件的表都習慣以“_info”結尾）
• 上圖中的順序，就是Class文件嚴格要求的順序
• 各個計數器主要是用來描述表里面數據個數，例如方法計數器的值是methods_count,代表方法表method——info里面有“methods_count”個方法
• 整理一下，表結構用C語言表示類似下面的偽代碼（忽略idea報錯的紅線）