java之解读class字节码文件，打开JAVA虚拟机(JVM)大门javaqq40670946的博客-

1.JVM体系结构以及class文件位置：

• 简述：众所周知，我们编写的java文件会被编译成class文件，然后交给JVM来处理。如图：
  
  那么，我们需要知道，class文件里有什么东西呢？(这不是废话么，当然是我们写的java程序)，话虽如此，他的本质是什么呢？下面我们一起去探索!!!

2.编写程序、编译、打开class文件：

• 编写一段程序代码：TopicString.java

  public class TopicString { public static void main(String[] args) {         String s1 = "1";         String s2 = new String("1");         String s3 = "1" + "2" + "3";         String s4 = "123";         String s5 = "1" + "3" + new String("1") + "4";          System.out.println(s1 == s2);         System.out.println(s1.equals(s2));         System.out.println(s3 == s4);         System.out.println(s3.equals(s4)); } } 

• 编译代码：cmd命令输入javac TopicString.java得到一个TopicString.class文件
  注意：如果编写的代码中有中文，防止编译乱码需要：javac -encoding utf-8 xxx.java

• 打开class文件：编译后的class内容是十六进制,使用winhex工具打开读者也可以用其它的工具打开

  • 方式一.安装nodepad++32位或者64位戳我下载,提取码: ptbr 在插件管理安装Hex-Editor,打开class文件，选择：插件 – HEX-Editor – View in HEX
  • 方式二.下载winhex戳我下载, 提取码: 2nuk
  • 打开文件，笔者截取部分字节码信息
    
    这是什么玩意？这就是十六进制码呗，怎么看？我能看的懂么？当然可以，它就像解读摩斯电码好玩，例如下面：发生在电台甲（s1）和电台乙（s2）之间的通讯

    s1：CQ CQ CQ de s1 K s2：s1 de s2 K s1：SK s2：SK 他们在说什么呢？ CQ == 呼叫任何人，de == 这是，k = 结束，SK == 再见； 所以第一句就是： s1：“呼叫，呼叫，呼叫，这里是s1，结束！”。同理： s2：“s1，这里是s2，结束！”。 s1：“再见”。 s2：“再见”。 

3.怎么解读class文件中十六进制信息？

3.1.初步理解解读class文件组成图[官方图]：

• 解读class文件的规则：官方地址这里给个截图,官方对每个属性都有解读，but！对新手不太友好：
  
  截图中内容什么意思呢？又该怎么看呢？

  u4 magic; // u4代表4个字节，magic是魔数值;魔数值理解,例如:写信以‘亲爱的xxx’开头                    对于class文件来说，文件内容的开头须是【CA FE BA BE】 开头,这不是                    咖啡宝贝?对的,要不java怎么会是冒热气的咖啡杯??  u2  minor_version // u2代表两2个字节，minor_version是JDK次要版本；意思就是：         往下数2个字节【00 00】，这2个字节表示的是JDK次要版本          u2  major_version // u2代表两2个字节，major_version是JDK主要版本；意思就是：            再往下数2个字节【00 34】，这2个字节表示的是JDK主要版本。            十六进制的【00 34】转为十进制值等于：52。根据下图得知52对应JDK8 同理...... 下面就继续解读class文件其它部分咯！！ 

  

3.2.继续解读代码示例class文件内容【难点】：

• 解读class文件需要有耐心哦，咬牙坚持吧

  u2 constant_pool_count; // u2代表两2个字节,constant_pool_count常量池数据总计数           往下数2字节【00 3C】转为十进制值等于：60。           【理解难点】： cp_info constant_pool[constant_pool_count-1]; // 常量池‘表结构’总数，怎么理解？ // 因为constant_pool_count = 60;所以这里等价：cp_info constant_pool[59]; // 怎么理解?官方的ClassFile结构其实就好像一个JSON对象一样： { "u4": "magic", // 魔数值 "u2": "minor_version", // JDK次要版本 "u2": "major_version", // JDK主要版本 "u2": "constant_pool_count", // 常量池数据总计数 "cp_info": [{ // cp_info表结构对象,里面有59个表结构对象 "cp_info1":[ ], ...... ...... "cp_info59":[ ] }], "u2":"access_flags", ... ...  省略其它... } 

• 官方cp_info表结构对象长这样戳我直达
  
  因此ClassFile现在变成这样：

  { "u4": "magic", // 魔数值 "u2": "minor_version", // JDK次要版本 "u2": "major_version", // JDK主要版本 "u2": "constant_pool_count", // 常量池数据总计数 "cp_info": [{ // cp_info表结构对象,里面有59个表结构对象 "cp_info1":[{ "u1":"tag", "u1":"info[]" }], ...... ...... "cp_info59":[{ "u1":"tag", "u1":"info[]" }], }], "u2":"access_flags", ... ...  省略其它... } 

• 理解cp_info结构内容：

  u1 tag：标签；不同的标签对应的不同表结构
  u1 info[]：表结构；这个表结构需要根据tag值去查看对应表结构;链接:查看标签值对应的表结构

  常量池中表结构都以tag开头，占1个字节，解读第一个tag：
  

  u1 tag; // 常量池表结构标签值,往下数1个字节，得到:    十六进制【0a】对应十进制值等于：10 

• 根据tag标签值，找到对应的常量池表结构，戳我查看官方tag值对应的表结构：有以下表类型
  

• 查看tag标签值=10对应的CONSTANT_Methodref_info表类型结构链接:戳我查看

  CONSTANT_Methodref_info { // 方法引用表结构     u1 tag; // 这个tag等价上面的tag     u2 class_index; // 所属类下标索引     u2 name_and_type_index; // 这里指初始化方法类型索引(见官方解释) }  得知第一个tag后,ClassFile变成如下： { "u4": "magic", // 魔数值 [ca fe ba be] "u2": "minor_version", // JDK次要版本 [00 00] "u2": "major_version", // JDK主要版本 [00 34] "u2": "constant_pool_count", // 常量池数据总计数 [00 3c] "cp_info": [{ // cp_info表结构对象,里面有59个表结构对象 "cp_info1":[{ "u1":"tag", // 标签值 [0a] "u2":"class_index", // 所属类下标索引 [00 10] "u2":"name_and_type_index" // 初始化方法类型索引 [00 1d] }], ...... ...... "cp_info59":[{ "u1":"tag", "u1":"info[]" }], }], "u2":"access_flags", ... ...  省略其它... } 

3.2.1 解读注意问题：

1. 常量池CONSTANT_Utf8_info 类型的表结构:

   CONSTANT_Utf8_info {     u1 tag; // 常量池表结构标签     u2 length; // 往下数length个字节,十六进制[00 06] 对应十进制值：6              往下数6个字节,得到:[3c 69 6e 69 74 3e]     u1 bytes[length]; // bytes[6],将则6个十六进制值转成字符串,怎么转换呢？ } 

   

   • 对照码表：戳我查看码表，依次搜索3c、69、6e、69、74、3e组装结果为：<init>
   • java程序转换：将十六进制复制运行即可：

     public class EncodeConversionUtils { /**       * 字符UTF8串转16进制字符串       *       * @param strPart 字符       * @return 16进制字符串       */ public static String string2Hexit8(String strPart) { return string2HexString(strPart, "UTF-8"); } public static String string2HexString(String strPart, String teletype) { try { return bytes2HexString(strPart.getBytes(teletype)); } catch (Exception e) { return ""; } } /**       * 字节处理       *       * @param b 字节信息       * @return 字符串       */ public static String bytes2HexString(byte[] b) {          StringBuilder result = new StringBuilder(); for (byte value : b) {              result.append(String.format("%02X", value)); } return result.toString(); } /**       * @param src 16进制字符串       * @return 字节数组       */ public static byte[] hexString2Bytes(String src) { int l = src.length() / 2; byte[] ret = new byte[l]; for (int i = 0; i < l; i++) {              ret[i] = Integer.valueOf(src.substring(i * 2, i * 2 + 2), 16).byteValue(); } return ret; } /**       * 16进制字符串转字符串       *       * @param src 16进制字符串       * @return 字节数组       */ public static String hexString2String(String src, String oldCharType, String charType) { byte[] bts = hexString2Bytes(src); try { if (oldCharType.equals(charType)) { return new String(bts, oldCharType); } else { return new String(new String(bts, oldCharType).getBytes(), charType); } } catch (Exception e) { return ""; } } /**       * 16进制UTF-8字符串转字符串       *       * @param src 16进制字符串       * @return 字节数组       */ public static String hexConvertUtf8(String src) { // 去除中间的空格 return hexString2String(src.replaceAll(" ", ""), "UTF-8", "UTF-8"); } public static void main(String[] args) {          System.out.println(EncodeConversionUtils.hexConvertUtf8("3c 69 6e 69 74 3e")); // 输出结果：<init> } } 

2. 笔者在解读文件中也有说明：截图表示一下吧
   

4.解读文件下载：

• 百度网盘：戳我下载class解读明细提取码: 5fpw；给个截图：
  

5.使用官方命令反编译class文件：哦！原来是这样的！

• 他哥的！解读热情过去了，也知道怎么解读了，看看官方给的反编译：

• 命令javap -c或者javap -v读者自己输出看看结果

• 小编结果展示：

  Classfile /C:/Users/Administrator/Desktop/TopicString.class Last modified 2020-5-9; size 947 bytes   MD5 checksum 23a3a4ca6f73d56aa128c3713038f48f   Compiled from "TopicString.java" public class TopicString   minor version: 0   major version: 52   flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER Constant pool:    #1 = Methodref          #16.#29 // java/lang/Object."<init>":()V    #2 = String             #30 // 1    #3 = Class              #31 // java/lang/String    #4 = Methodref          #3.#32 // java/lang/String."<init>":(Ljava/lang/String;)V    #5 = String             #33 // 123    #6 = Class              #34 // java/lang/StringBuilder    #7 = Methodref          #6.#29 // java/lang/StringBuilder."<init>":()V    #8 = String             #35 // 13    #9 = Methodref          #6.#36 // java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;   #10 = String             #37 // 4   #11 = Methodref          #6.#38 // java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String;   #12 = Fieldref           #39.#40 // java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;   #13 = Methodref          #41.#42 // java/io/PrintStream.println:(Z)V   #14 = Methodref          #3.#43 // java/lang/String.equals:(Ljava/lang/Object;)Z   #15 = Class              #44 // TopicString   #16 = Class              #45 // java/lang/Object   #17 = Utf8               <init>   #18 = Utf8               ()V   #19 = Utf8               Code   #20 = Utf8               LineNumberTable   #21 = Utf8               main   #22 = Utf8               ([Ljava/lang/String;)V   #23 = Utf8               StackMapTable   #24 = Class              #46 // "[Ljava/lang/String;"   #25 = Class              #31 // java/lang/String   #26 = Class              #47 // java/io/PrintStream   #27 = Utf8               SourceFile   #28 = Utf8               TopicString.java   #29 = NameAndType        #17:#18 // "<init>":()V   #30 = Utf8               1   #31 = Utf8               java/lang/String   #32 = NameAndType        #17:#48 // "<init>":(Ljava/lang/String;)V   #33 = Utf8               123   #34 = Utf8               java/lang/StringBuilder   #35 = Utf8               13   #36 = NameAndType        #49:#50 // append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;   #37 = Utf8               4   #38 = NameAndType        #51:#52 // toString:()Ljava/lang/String;   #39 = Class              #53 // java/lang/System   #40 = NameAndType        #54:#55 // out:Ljava/io/PrintStream;   #41 = Class              #47 // java/io/PrintStream   #42 = NameAndType        #56:#57 // println:(Z)V   #43 = NameAndType        #58:#59 // equals:(Ljava/lang/Object;)Z   #44 = Utf8               TopicString   #45 = Utf8               java/lang/Object   #46 = Utf8               [Ljava/lang/String;   #47 = Utf8               java/io/PrintStream   #48 = Utf8               (Ljava/lang/String;)V   #49 = Utf8               append   #50 = Utf8               (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;   #51 = Utf8               toString   #52 = Utf8               ()Ljava/lang/String;   #53 = Utf8               java/lang/System   #54 = Utf8               out   #55 = Utf8               Ljava/io/PrintStream;   #56 = Utf8               println   #57 = Utf8               (Z)V   #58 = Utf8               equals   #59 = Utf8               (Ljava/lang/Object;)Z { public TopicString();     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 1: 0 public static void main(java.lang.String[]);     descriptor: ([Ljava/lang/String;)V     flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC     Code:       stack=4, locals=6, args_size=1 0: ldc           #2 // String 1 2: astore_1          3: new           #3 // class java/lang/String 6: dup          7: ldc           #2 // String 1 9: invokespecial #4 // Method java/lang/String."<init>":(Ljava/lang/String;)V 12: astore_2         13: ldc           #5 // String 123 15: astore_3         16: ldc           #5 // String 123 18: astore        4 20: new           #6 // class java/lang/StringBuilder 23: dup         24: invokespecial #7 // Method java/lang/StringBuilder."<init>":()V 27: ldc           #8 // String 13 29: invokevirtual #9 // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder; 32: new           #3 // class java/lang/String 35: dup         36: ldc           #2 // String 1 38: invokespecial #4 // Method java/lang/String."<init>":(Ljava/lang/String;)V 41: invokevirtual #9 // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder; 44: ldc           #10 // String 4 46: invokevirtual #9 // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder; 49: invokevirtual #11 // Method java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String; 52: astore        5 54: getstatic     #12 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream; 57: aload_1         58: aload_2         59: if_acmpne     66 62: iconst_1         63: goto 67 66: iconst_0         67: invokevirtual #13 // Method java/io/PrintStream.println:(Z)V 70: getstatic     #12 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream; 73: aload_1         74: aload_2         75: invokevirtual #14 // Method java/lang/String.equals:(Ljava/lang/Object;)Z 78: invokevirtual #13 // Method java/io/PrintStream.println:(Z)V 81: getstatic     #12 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream; 84: aload_3         85: aload         4 87: if_acmpne     94 90: iconst_1         91: goto 95 94: iconst_0         95: invokevirtual #13 // Method java/io/PrintStream.println:(Z)V 98: getstatic     #12 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream; 101: aload_3        102: aload         4 104: invokevirtual #14 // Method java/lang/String.equals:(Ljava/lang/Object;)Z 107: invokevirtual #13 // Method java/io/PrintStream.println:(Z)V 110: return       LineNumberTable:         line 3: 0         line 4: 3         line 5: 13         line 6: 16         line 7: 20         line 9: 54         line 10: 70         line 11: 81         line 12: 98         line 13: 110       StackMapTable: number_of_entries = 4         frame_type = 255 /* full_frame */           offset_delta = 66           locals = [ class "[Ljava/lang/String;", class java/lang/String, class java/lang/String, class java/lang/String, class java/lang/String, class java/lang/String ]           stack = [ class java/io/PrintStream ]         frame_type = 255 /* full_frame */           offset_delta = 0           locals = [ class "[Ljava/lang/String;", class java/lang/String, class java/lang/String, class java/lang/String, class java/lang/String, class java/lang/String ]           stack = [ class java/io/PrintStream, int ]         frame_type = 90 /* same_locals_1_stack_item */           stack = [ class java/io/PrintStream ]         frame_type = 255 /* full_frame */           offset_delta = 0           locals = [ class "[Ljava/lang/String;", class java/lang/String, class java/lang/String, class java/lang/String, class java/lang/String, class java/lang/String ]           stack = [ class java/io/PrintStream, int ] } SourceFile: "TopicString.java" 

6.本文的案例对应的虚拟机指令解读请见笔者文章：

• 戳我去看：java之图解String引用类型，你真的了解她么？

一定，一定，一定要学会自己解读class文件，很重要！
祝生活愉快！