相關(guān)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(yīng)的虛擬機指令 class文件對應(yīng)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?！钡母杏X。

Class文件產(chǎn)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(jié)構(gòu)的規(guī)范，編譯后的文件均能運行，比如scala語言.scala結(jié)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(jīng)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(jié)碼
• Runtime: 運行時

字節(jié)碼形態(tài)經(jīng)由Classloader加載變成運行時形態(tài)（內(nèi)存中）。

java 剛剛誕生的口號“一次編寫，到處運行",這是滿足開發(fā)人員對沖破平臺限制渴望的實現(xiàn)，這個很快就實現(xiàn)。然而設(shè)計者一開始發(fā)布規(guī)范文檔的時候就是刻意把Java規(guī)范拆解成了《Java語言規(guī)范》和《Java虛擬機規(guī)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(xiàn)在也實現(xiàn)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(wěn)定，而語言日新月異，日后JAVA“語言無關(guān)”的優(yōu)勢可能會超過“平臺無關(guān)”的優(yōu)勢！

實現(xiàn)語言無關(guān)的關(guān)鍵就是虛擬機和字節(jié)碼存儲格式?？梢岳斫獬商摂M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(guān)鍵就是這個class文件。虛擬機不關(guān)心你的項目使用什么語言進行代碼實現(xiàn)，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(jié)構(gòu)設(shè)計解析

class 文件是一組以8位字節(jié)為基礎(chǔ)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(shù)據(jù)項在順序和數(shù)量上面是嚴格限定的，每個字節(jié)的含義，長度，先后順序，都不允許改變。具體class文件內(nèi)容看圖。

class文件采用的是一種類似于C語言結(jié)構(gòu)體的偽結(jié)構(gòu)來存儲數(shù)據(jù)，本質(zhì)就是一張表，如圖所示：

 

 

【問題】你會怎么設(shè)計class文件？

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

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

 

協(xié)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(xié)議啊，使得你的十六進制描述的東西可以轉(zhuǎn)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(yīng)關(guān)系（現(xiàn)在的 JVM 指令有255個大約）

 

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

1. 一個Java類對應(yīng)一個class文件（有可能是多個，如果類里面有內(nèi)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(shè)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(qū)分一下吧？來，敲黑板劃重點，大膽設(shè)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(shù)，類個數(shù)，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(xù)嘛，集合搞起來，個數(shù)存起來，最終得到了上面圖里面的表結(jié)構(gòu)的class文件。

再來回顧一下class文件內(nèi)容：

3. Java類里面有什么東西，class文件應(yīng)該存儲些什么東西？

• 兩種數(shù)據(jù)類型：無符號數(shù)和表     無符號數(shù)屬于基本數(shù)據(jù)類型（Java類中也有基本數(shù)據(jù)類型），以 u1,u2,u4,u8這種來代表1個字節(jié)，2個字節(jié),4個字節(jié)，8個字節(jié)的無符號數(shù)，可以用來描述數(shù)字，索引引用，數(shù)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(shù)據(jù)類型（對應(yīng)U1,U2無符號數(shù)），也可以是其他的對象（對應(yīng)其他的表）,Java工程項目中參數(shù)實體通常以"_Param"結(jié)尾（class文件的表都習(xí)慣以“_info”結(jié)尾）
• 上圖中的順序，就是Class文件嚴格要求的順序
• 各個計數(shù)器主要是用來描述表里面數(shù)據(jù)個數(shù)，例如方法計數(shù)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(jié)構(gòu)用C語言表示類似下面的偽代碼（忽略idea報錯的紅線）