相關(guān)虛擬機(jī)的命令

1. 編寫(xiě)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(jìn)制文件

 

4. 編譯后使用 javap -c 類(lèi)名, 得到.class文件對(duì)應(yīng)的虛擬機(jī)指令 class文件對(duì)應(yīng)的虛擬機(jī)指令

 

這里先讓大家大致的看看.class文件和虛擬機(jī)指令的樣子，不會(huì)讓你有種“所愛(ài)隔山?！钡母杏X(jué)。

Class文件產(chǎn)生背景及重要地位

【問(wèn)題】只有Java語(yǔ)言編譯后的class文件才能在 JVM 里面跑嗎？

首先拋一個(gè)問(wèn)題，是不是只有Java語(yǔ)言編譯后的class文件才能在jvm中運(yùn)行，也就是說(shuō)其他的語(yǔ)言是否可以使用Java虛擬機(jī)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(yùn)行，比如scala語(yǔ)言.scala結(jié)尾文件，可以編譯為.class文件，可以在jvm中運(yùn)行，哈哈哈，這里寫(xiě)的好生硬。

 

如圖各種語(yǔ)言與JVM的愛(ài)恨情仇，只要你的語(yǔ)言經(jīng)過(guò)自己的編譯器，最終能得到一個(gè)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(yùn)行時(shí)

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

java 剛剛誕生的口號(hào)“一次編寫(xiě)，到處運(yùn)行",這是滿(mǎn)足開(kāi)發(fā)人員對(duì)沖破平臺(tái)限制渴望的實(shí)現(xiàn)，這個(gè)很快就實(shí)現(xiàn)。然而設(shè)計(jì)者一開(kāi)始發(fā)布規(guī)范文檔的時(shí)候就是刻意把Java規(guī)范拆解成了《Java語(yǔ)言規(guī)范》和《Java虛擬機(jī)規(guī)范》，也就是說(shuō)他們對(duì)虛擬機(jī)的野心不止于Java語(yǔ)言，他們未來(lái)的目標(biāo)是沖破語(yǔ)言限制，現(xiàn)在也實(shí)現(xiàn)了，Scala，jRuby這些語(yǔ)言都可以運(yùn)行在Java虛擬機(jī)上面。隨著平臺(tái)（windows,linux,unix）基本穩(wěn)定，而語(yǔ)言日新月異，日后JAVA“語(yǔ)言無(wú)關(guān)”的優(yōu)勢(shì)可能會(huì)超過(guò)“平臺(tái)無(wú)關(guān)”的優(yōu)勢(shì)！

實(shí)現(xiàn)語(yǔ)言無(wú)關(guān)的關(guān)鍵就是虛擬機(jī)和字節(jié)碼存儲(chǔ)格式。可以理解成虛擬機(jī)給你提供一個(gè)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(yùn)行你的代碼，所以關(guān)鍵就是這個(gè)class文件。虛擬機(jī)不關(guān)心你的項(xiàng)目使用什么語(yǔ)言進(jìn)行代碼實(shí)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(yùn)行在虛擬機(jī)上面。我說(shuō)的夠清楚了吧老弟？

Class 類(lèi)文件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)解析

class 文件是一組以8位字節(jié)為基礎(chǔ)單位的二進(jìn)制流，中間沒(méi)有任何分隔符，正是因?yàn)闆](méi)有任何分隔符所以class文件里面的數(shù)據(jù)項(xiàng)在順序和數(shù)量上面是嚴(yán)格限定的，每個(gè)字節(jié)的含義，長(zhǎng)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(lèi)似于C語(yǔ)言結(jié)構(gòu)體的偽結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，本質(zhì)就是一張表，如圖所示：

 

 

【問(wèn)題】你會(huì)怎么設(shè)計(jì)class文件？

首先拋出一個(gè)問(wèn)題，JVM一開(kāi)始就是服務(wù)Java的，拿Java語(yǔ)言來(lái)舉例子，如果你是設(shè)計(jì)者，你將你的Java源碼編譯成class文件，你會(huì)怎么設(shè)計(jì)這個(gè)class文件？

思路：轉(zhuǎn)換成容易理解的實(shí)現(xiàn)，知道Java的，一般都知道xml文件，一個(gè)JavaBean完全可以轉(zhuǎn)化為用xml這種描述性語(yǔ)言來(lái)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(lái)辦事，用 xml 描述一個(gè)學(xué)生對(duì)象如下：

 

協(xié)議的話其實(shí)就很能理解，你的class是一個(gè)十六進(jìn)制文件，那么就必須制定自己的協(xié)議啊，使得你的十六進(jìn)制描述的東西可以轉(zhuǎn)化為 JVM 可以理解的虛擬機(jī)指令，也就是你的 “xx” 這幾個(gè)字母是為了告訴虛擬機(jī)干啥，“oo”這幾個(gè)字母是想告訴虛擬機(jī)干啥，“xxoo”又是表示啥，這里先看看實(shí)際的JVM指令以及和class文件對(duì)應(yīng)關(guān)系（現(xiàn)在的 JVM 指令有255個(gè)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(lái)看看具體怎么轉(zhuǎn)化：

1. 一個(gè)Java類(lèi)對(duì)應(yīng)一個(gè)class文件（有可能是多個(gè)，如果類(lèi)里面有內(nèi)部類(lèi)），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(xiě)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(lèi)里面的東西你怎么剖析，怎么設(shè)計(jì)存儲(chǔ)？

• 簡(jiǎn)單解剖一下，class文件可能是Java中的class類(lèi)，也可能是接口，一個(gè)class所表示的里面還可能不止一個(gè)類(lèi)和接口，得區(qū)分一下吧？來(lái)，敲黑板劃重點(diǎn)，大膽設(shè)計(jì)就是接口類(lèi)型集合，普通類(lèi)集合，還不止一個(gè)？再加兩個(gè)字段接口個(gè)數(shù)，類(lèi)個(gè)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(gè)。
• 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(lái)，個(gè)數(shù)存起來(lái)，最終得到了上面圖里面的表結(jié)構(gòu)的class文件。

再來(lái)回顧一下class文件內(nèi)容：

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

• 兩種數(shù)據(jù)類(lèi)型：無(wú)符號(hào)數(shù)和表     無(wú)符號(hào)數(shù)屬于基本數(shù)據(jù)類(lèi)型（Java類(lèi)中也有基本數(shù)據(jù)類(lèi)型），以 u1,u2,u4,u8這種來(lái)代表1個(gè)字節(jié)，2個(gè)字節(jié),4個(gè)字節(jié)，8個(gè)字節(jié)的無(wú)符號(hào)數(shù)，可以用來(lái)描述數(shù)字，索引引用，數(shù)量值或者字符串值。     表就跟Java類(lèi)中的對(duì)象引用類(lèi)型一樣，對(duì)象屬性可以是基本數(shù)據(jù)類(lèi)型（對(duì)應(yīng)U1,U2無(wú)符號(hào)數(shù)），也可以是其他的對(duì)象（對(duì)應(yīng)其他的表）,Java工程項(xiàng)目中參數(shù)實(shí)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(yán)格要求的順序
• 各個(gè)計(jì)數(shù)器主要是用來(lái)描述表里面數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，例如方法計(jì)數(shù)器的值是methods_count,代表方法表method——info里面有“methods_count”個(gè)方法
• 整理一下，表結(jié)構(gòu)用C語(yǔ)言表示類(lèi)似下面的偽代碼（忽略idea報(bào)錯(cuò)的紅線）