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字节码文件详解

1.1 Java虚拟机的组成

Java虚拟机主要分为以下几个组成部分：

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  • 类加载子系统：核心组件类加载器，负责将字节码文件中的内容加载到内存中。
  • 运行时数据区：JVM管理的内存，创建出来的对象、类的信息等等内容都会放在这块区域中。
  • 执行引擎：包含了即时编译器、解释器、垃圾回收器，执行引擎使用解释器将字节码指令解释成机器码，使用即时编译器优化性能，使用垃圾回收器回收不再使用的对象。
  • 本地接口：调用本地使用C/C++编译好的方法，本地方法在Java中声明时，都会带上native关键字，如下图所示。

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1.2 字节码文件的组成

1.2.1 以正确的姿势打开文件

字节码文件中保存了源代码编译之后的内容，以二进制的方式存储，无法直接用记事本打开阅读。
通过NotePad++使用十六进制插件查看class文件：
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无法解读出文件里包含的内容，推荐使用 jclasslib工具查看字节码文件。
Github地址： https://github.com/ingokegel/jclasslib
安装方式：找到 资料\工具\jclasslib_win64_6_0_4.exe 安装即可
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1.2.2 字节码文件的组成

字节码文件总共可以分为以下几个部分：

  • 基础信息：魔数、字节码文件对应的Java版本号、访问标识(public final等等)、父类和接口信息
  • 常量池： 保存了字符串常量、类或接口名、字段名，主要在字节码指令中使用
  • 字段： 当前类或接口声明的字段信息
  • 方法： 当前类或接口声明的方法信息，核心内容为方法的字节码指令
  • 属性： 类的属性，比如源码的文件名、内部类的列表等
1.2.2.1 基本信息

基本信息包含了jclasslib中能看到的两块内容：

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Magic魔数
每个Java字节码文件的前四个字节是固定的，用16进制表示就是0xcafebabe。文件是无法通过文件扩展名来确定文件类型的，文件扩展名可以随意修改不影响文件的内容。软件会使用文件的头几个字节（文件头）去校验文件的类型，如果软件不支持该种类型就会出错。
比如常见的文件格式校验方式如下：

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Java字节码文件中，将文件头称为magic魔数。Java虚拟机会校验字节码文件的前四个字节是不是0xcafebabe，如果不是，该字节码文件就无法正常使用，Java虚拟机会抛出对应的错误。

主副版本号
主副版本号指的是编译字节码文件时使用的JDK版本号，主版本号用来标识大版本号，JDK1.0-1.1使用了45.0-45.3，JDK1.2是46之后每升级一个大版本就加1；副版本号是当主版本号相同时作为区分不同版本的标识，一般只需要关心主版本号。
1.2之后大版本号计算方法就是 : 主版本号 – 44，比如主版本号52就是JDK8。
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版本号的作用主要是判断当前字节码的版本和运行时的JDK是否兼容。如果使用较低版本的JDK去运行较高版本JDK的字节码文件，无法使用会显示如下错误：

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有两种方案：
1.升级JDK版本，将图中使用的JDK6升级至JDK8即可正常运行，容易引发其他的兼容性问题，并且需要大量的测试。
2.将第三方依赖的版本号降低或者更换依赖，以满足JDK版本的要求。建议使用这种方案

其他基础信息
其他基础信息包括访问标识、类和接口索引，如下：

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