> 本文部分摘自《深入理解 Java 虛擬機器第三版》
## 概述 我們知道，Java 具有跨平臺性，其實現基礎就是虛擬機器和位元組碼儲存格式。Java 虛擬機器不與 Java 語言繫結，只與 Class 檔案所關聯。Java 虛擬機器作為一個通用的、與機器無關的執行平臺，任何語言都可以將 Java 虛擬機器作為它們的執行基礎，以 Class 檔案作為它們產品的交付媒介。 Class 檔案是一組以 8 個位元組為基礎單位的二進位制流，各個資料專案嚴格按照順序緊湊地排列在檔案之中，中間沒有新增任何分隔符，這使得整個 Class 檔案中儲存的內容幾乎全部是程式執行的必要資料。當遇到需佔用 8 個位元組以上空間的資料項時，則會按照高位在前的方式分割成若干個 8 個位元組進行儲存。 Class 檔案中有兩種資料型別，分別是無符合數和表： - 無符號數屬於基本資料型別，以 u1、u2、u4、u8 來分別代表 1 個位元組、2 個位元組、4 個位元組和 8 個位元組的無符號數，無符號數可以用來描述數字、索引引用、數量值或 UTF-8 編碼構成字串值 - 表是由多個無符號數或其他表作為資料項構成的複合資料型別，一般以 _info 結尾。表用於描述有層次關係的複合結構的資料，整個 Class 檔案本質上也可以視作是一張表 無論是無符號數還是表，當需要描述同一型別但數量不定的多個數據時，經常會使用一個前置的容量計數器加若干個連續的資料項的形式，這時候稱這一系列連續的某一型別的資料為某一型別的集合。 下面是 Class 檔案格式：

型別	名稱	數量
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	interfaces_count	1
u2	interfaces	interfaces_count
u2	fields_count	1
field_info	fields	fields_count
u2	methods_count	1
method_info	methods	methods_count
u2	attribute_count	1
attribute_info	attributes	attributes_count

## 魔數和 Class 檔案版本 Class 檔案的頭 4 個位元組被稱為魔數（Magic Number），它的唯一作用是確定該 Class 檔案是否能被虛擬機器接受，其值為 0xCAFEBABE（咖啡寶貝）。 緊接著魔數的 4 個位元組儲存的是 Class 檔案的版本號：第 5 和第 6 個位元組是次版本號（Minor Version），第 7 和第 8 個位元組是主版本號（Major Version）。Java 版本號從 45 開始，以後每個 JDK 大版本釋出則主版本號加 1。高版本的 JDK 能向下相容以前版本的 Class 檔案，但不能執行以後版本的 Class 檔案。
## 常量池 緊接著主、次版本號的是常量池入口，常量池入口需要放置一項 u2 型別的資料，代表常量池容量計數值（constant_pool_count），這個容量計數是從 1 而不是從 0 開始，第 0 項用於表達“不引用任何一個常量池專案”的含義。Class 檔案結構中只有常量池的容量計數是從 1 開始，其他都是從 0 開始。 常量池中主要存放兩大類常量：字面量和符號引用。字面量比較接近 Java 語言層面的常量概念，如文字字串、被宣告為 final 的常量值等。而符號引用則屬於編譯原理方面的概念，主要包括下面幾類常量： - 被模組匯出或開放的包（Package） - 類和介面的全限定名（Fully Qualified Name） - 欄位的名稱和描述符（Descriptor） - 方法的名稱和描述符 - 方法控制代碼和方法型別（Method Handle、Method Type、Invoke Dynamic） - 動態呼叫點和動態常量（Dynamically-Computed Call Site、Dynamically-Computed Constant） Java 會在虛擬機器載入 Class 檔案的時候進行動態連線，將符號引用轉換為真正的記憶體入口。常量池中每一項常量都是一個表，最初有 11 種結構不同的表結構資料，後來為了更好地支援動態語言呼叫，額外增加了 4 種動態語言相關的常量，後來為了支援 Java 模組化，又加入了 2 個常量，所以截止 JDK13，常量表中有 17 種不同型別的常量。這 17 類表都有一個共同的特點，表結構起始的第一位是個 u1 型別的標誌位（tag） 17 種常量型別所代表的具體含義如表：

型別	標誌	描述
CONSTANT_Utf8_info	1	UTF-8 編碼的字串
CONSTANT_Integer_info	3	整型字面量
CONSTANT_Float_info	4	浮點型字面量
CONSTANT_Long_info	5	長整型型字面量
CONSTANT_Double_info	6	雙精度浮點型字面量
CONSTANT_Class_info	7	類或介面的符號引用
CONSTANT_String_info	8	字串型別字面量
CONSTANT_Fieldref_info	9	欄位的符號引用
CONSTANT_Methodref_info	10	類中方法的符號引用
CONSTANT_InterfaceMethodref_info	11	介面中方法的符號引用
CONSTANT_NameAndType_info	12	欄位或方法的部分符號引用
CONSTANT_MethodHandle_info	15	表示方法控制代碼
CONSTANT_MethodType_info	16	表示方法型別
CONSTANT_Dynamic_info	17	表示一個動態計算常量
CONSTANT_InvokeDynamic_info	18	表示一個動態方法呼叫點
CONSTANT_Moudle_info	19	表示一個模組
CONSTANT_Package_info	20	表示一個模組中開放或者匯出的包

## 訪問標誌 常量池結束之後，緊接著的 2 個位元組代表訪問標誌（access_flags），這個標誌用於標識一些類或者介面層次的訪問資訊，包括這個 Class 是類還是介面；是否定義為 public 型別；是否定義為 abstract 型別；如果是類的話，是否被宣告為 final 等等。具體的標誌位以及標誌的含義如表：

標誌名稱	標誌值	含義
ACC_PUBLIC	0x0001	是否為 Public 型別
ACC_FINAL	0x0010	是否被宣告為 final，只有類可以設定
ACC_SUPER	0x0020	是否允許使用 invokespecial 位元組碼指令的新語義
ACC_INTERFACE	0x0200	標誌這是一個介面
ACC_ABSTRACT	0x0400	是否為 abstract 型別，對於介面或者抽象類來說，次標誌值為真，其他型別為假
ACC_SYNTHETIC	0x1000	標誌這個類並非由使用者程式碼產生
ACC_ANNOTATION	0x2000	標誌這是一個註解
ACC_ENUM	0x4000	標誌這是一個列舉

access_flags 中一共有 16 個標誌位可以使用，當前只定義了其中 9 個，沒有使用到的標誌位要求一律為零。
## 類索引、父類索引與介面索引集合 類索引（this_class）、父類索引（super_class）和介面索引（interfaces）都按順序排列在訪問標誌之後，類索引和父類索引用兩個 u2 型別的索引值表示，而介面索引是一組 u2 型別的資料的集合。 類索引用於確定該類的全限定名，父類索引確定該類的父類的全限定名，由於 Java 不允許多繼承，因此父類索引只有一個，Object 類的父類索引為 0。類索引和父類索引各自指向一個 CONSTANT_Class_info 的類描述符常量，通過這個索引值可以找到定義在 CONSTANT_Utf8_info 型別的常量中的全限定名字串。 對於介面索引集合，入口的第一項 u2 型別的資料為介面計數器（interfaces_count），表示索引表的容量，如果該類沒有實現任何介面，則該計數器的值為 0，後面介面的索引表不再佔用任何位元組。
## 欄位表集合方法表集合 欄位表集合（field_info）用於描述介面或類中宣告的變數，包括類級變數以及例項級變數，但不包括在方法內部宣告的區域性變數。欄位包含待資訊有欄位的作用域（public、private、protected）、是例項變數還是類變數（static）、可變性（final）等等。這些資訊要麼有，要麼沒有，很適合用標誌位來表示，而欄位叫什麼，被定義為什麼資料型別，這些都無法固定，只能用常量池中的常量來描述。 欄位表結構如下： | 型別 | 名稱 | 數量 | | -------------- | ---------------- | ---------------- | | u2 | access_flags | 1 | | u2 | name_index | 1 | | u2 | descriptor_index | 1 | | u2 | attributes_count | 1 | | attribute_info | attributes | attributes_count | access_flags 用來標識欄位修飾符（public、static、final、volatile ...），name_index 和 descriptor_index 都是對常量池的引用，分別代表欄位的簡單名稱以及欄位和方法的描述符。之後的是屬性表集合，用於儲存一些額外資訊。 欄位表集合不會列出從父類或父介面繼承而來的欄位，但有可能出現原本 Java 程式碼中沒有的欄位，例如內部類為了保持對外部類的訪問性，編譯器會自動新增指向外部類例項的欄位。 方法表集合與欄位表集合幾乎完全一致，僅在標誌和屬性表集合的可選項中有所區別。至於方法裡面的程式碼，則經編譯後存放在方法屬性表集合中一個名為 Code 的屬性裡面