摘要： java定義了一套與作業系統，硬體無關的位元組碼格式，這個位元組碼就是用java class檔案來表示的，java class檔案内部定義了虛拟機可以識别的位元組碼格式，這個格式是平台無關性的。
java語言是跨平台的，所謂一次編寫，到處運作。之是以是跨平台的，就是java定義了一套與作業系統，硬體無關的位元組碼格式，這個位元組碼就是用java class檔案來表示的，java class檔案内部定義了虛拟機可以識别的位元組碼格式，這個格式是平台無關性的，在linux系統或者在windows系統上都是一緻的。這個就好比html檔案，我們定義好規範，這個系統隻要去按照規範顯示出來裡面的内容就好了。
JVM是幹什麼用的？
運作java的啊，難不成是運作python的？
這句話是對的，但不完整，JVM并不是隻能運作java程式。
事實上，JVM上運作的本身也不是java檔案，而是class檔案。
而能夠編譯轉化為class檔案的，并不隻有java一種。
這就是JVM的語言無關性。
至于能不能運作python，取決于是否有一個能将python轉成class檔案的工具。
當然這樣做沒有太多的意義，畢竟python也有其運作環境，且在某種意義上，比java更強大，核心類庫更完善。
各種語言也有各自的平台，是以沒有必要強制編譯。
但掌握class檔案還是很有意義的。
作為一個程式員，你是否有過或者曾經有過建立一門語言的奢望？最好還是用漢語開發。
但現實，或者大學裡的某個導師，卻給你兜頭一盆冷水。
先花個三五年研究彙編，再考慮實作這些。
三五年，黃花菜都涼了。
現在，有了JVM，似乎看到了一點希望的曙光。
要實作之前的設想，或者說，想開發一個編譯工具。首先要做的，就是要解構class檔案本身。
無論如何得來，class檔案的本質都是一組以 8 位位元組為基礎機關的2進制流。
記住，是2進制。
為了證明這一點，我們還是要用到一些工具。比如，Sublime。
它并不是一個直接檢視2進制的工具，而是16 進制的編輯器（2進制和16進制可以無縫切換）。
這裡面似乎還有python的事情哦。使用時，直接點選sublime_text.exe檔案即可。
然後選擇class檔案，打開，如下圖的樣子。
看的人眼花對不對？這都什麼玩意！
前文說了，2進制，不，這就是16進制啊。
如果你不想去看16進制，也可以使用javap，直接去檢視位元組碼指令（詳細内容見前文《一段java代碼是如何執行的》）。
如果你也不想打開指令行，還有一個叫jclasslib的工具，可提供圖形化界面，它還有适用于idea的插件。
但它不是重點，暫且忽略。
class檔案格式中隻有兩種資料類型，無符号數和表。
其中，無符号數包含所有的基礎資料類型和字元串，索引引用等，根據位元組長度又可以分為u1，u2，u4，u8，分别代表無符号數的長度為1，2，4，8。
而表，即對象類型。
接下來，以sublime檔案解析的内容為藍本，按順序說說的class檔案的構成。
（1）class檔案的頭四個位元組被稱為魔數，它的作用是确定這個檔案是否為一個能被虛拟機接受的 Class 檔案。
如，上文中魔數的值為：
它代表該檔案是一個class類型的檔案，不信，你可以多打開幾個class檔案看看。
（2）接下來的四個位元組代表jdk的版本
如上的内容代表jdk的版本為1.8。
PS:jdk1.1的版本數字為45，以後每跨一個大版本，數字+1，是以jdk1.8的版本數字為51(十進制)，轉化為16進制即為34。
（3）下面一個概念是常量池
以上内容是常量池的計數器，通過該數字，我們計算出常量的個數為15個（計算出的數字減1，因為該計數器的起始數不是0，而是1）
我們用javap指令打開常量池，證明常量的确是15個。
（4）常量池後面就是通路标志，通路标志主要分為如下類别
我們回頭去看看這段class的源碼（居然如此簡單）
Java 代碼
該類非接口，非抽象類，非枚舉，非系統代碼，非final，有pulbic，且編譯器在jdk1.2之後，是以，滿足條件的标志為：
ACC_PUBLIC和 ACC_SUPER，對應标志數為0001和0020，合并起來就是0021。如下圖位置：
（5）類索引，父類索引和接口索引
上文通路标志後面就是類索引，索引值為0002，對應常量池第二位。
類索引後面就是夫類索引，索引值為0003，對應常量池第三位。
父類索引後面就是接口索引，索引值為0000，代表該類沒有實作任何接口。
（6）字段表，方法表，屬性表
三大索引之後就是字段表
字段表為0000，代表無字段。
如上圖，方法表分為四部分
方法表計數器的結果為1，代表有一個字段
方法表通路标志為0001，代表public
方法表名稱索引為0004，對應常量池第4個
方法表描述索引為0005，對應常量池第5個
屬性表以此類推。
單獨開一個章節講講位元組碼指令，它存在于方法表中，如下分類：
（1）加載和存儲指令
此部分内容，見前文《一段java代碼是如何執行的》）
（2）運算或算術指令
源碼：
位元組碼指令如下：
（3）類型轉換指令
位元組碼指令：
（4）建立執行個體指令
這個不用多講，就是new
（5）建立數組指令
（6）通路字段指令
（7）數組存取指令
（8）檢查執行個體類型指令
就是instanceof，示範略
（9）方法傳回指令
就是return，示範略
直接看一段代碼：
代碼是一段典型的檔案流操作，與其他代碼不同的是，它捕獲了兩個異常。
那麼，位元組碼指令又是如何處理該異常的呢
我們可以看到，最底下出現了一個exception table，即異常表，它記錄了所有的異常資料
以異常表第一行舉例，from，to分别代表，如果第12行，到第16行間發生異常，則直接跳到第19行（target）。
這是繞不過去的一個話題。
但凡有一點java基礎的人都知道，java有八大基礎資料類型，每一種類型都對應一種包裝類。如int之于Integer，long之于Long。
一般來講，基礎資料類型和包裝類都可以互相指派。但這其中的邏輯如何呢？
我們來看看位元組碼指令
從位元組碼指令中，我們可以看到，有三次拆裝操作
第一次，調用Integer的valueOf方法，講常量1轉為Integer類型；
第二次，調用Integer的valueOf方法，講棧頂值2轉為Integer類型；
第三次，調用intValue方法，講Integer轉為int，然後指派給b。
前兩部為裝箱，後一步為拆箱。
這就是拆裝箱的底層實作邏輯了。
本文分享自華為雲社群《java之深入class檔案》，原文作者：技術火炬手。
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