JVM字节码文件浅谈

文章目录

版权声明
java虚拟机的组成
字节码文件
- 打开字节码文件的姿势
- 字节码文件的组成
- 字节码文件的常用工具
- - [javap -v命令](#javap -v命令)
  - jclasslib插件
  - 阿里arthas

版权声明

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java虚拟机的组成

JVM包含以下组成部分：

类加载器（Class Loader）：负责将Java字节码加载到JVM中，并将其转换为JVM可以理解的格式。
运行时数据区（Runtime Data Area）：JVM在运行时会将内存划分为不同的数据区域，包括方法区、堆、栈、程序计数器等，用于存储程序运行时所需要的数据。
执行引擎（Execution Engine）：负责执行Java字节码，将其转换为机器码并执行。
本地方法接口（Native Interface）：提供了与本地代码交互的接口，可以使用C、C++等语言编写本地代码，并通过JNI（Java Native Interface）与Java程序交互。
Java标准库（Java API）：提供了大量的类和接口，包括I/O、网络、集合、线程等常用功能。

Java Virtual Machine Runtime Data Area Loads Loads Used by Used by Used by Controls Calls Interacts with Optional: JIT Compiler Class Loader Execution Engine Native Interface Java Standard Library Method Area Heap Stacks Program Counter Register Native Method Stack

字节码文件

打开字节码文件的姿势

使用Jclasslib工具，idea中可以直接安装jclasslib插件
然后打开字节码文件后，选择工具栏中的视图->shoe ByteCode with jclasslib，即可

如果源码文件修改后，字节码文件为未更新，选择构建重新编译文件即可！

字节码文件的组成

Java字节码文件是一种中间代码，它包含了Java程序的编译版本。
字节码文件的组成结构主要包括以下几个部分：

Magic Number Version Constant Pool Access Flags Class Index Parent Class Index Interface Indexes 类接口 Field Table Method Table 字段信息方法信息 Attribute Table

魔数（基本信息）

魔数（Magic Number）：Java字节码文件的开头四个字节是一个魔数，它是一个特殊的标识 ，用于表明这是一个有效的字节码文件。
- 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
- 魔数的数值为0xCAFEBABE。

主副版本号（基本信息）

版本信息：紧随魔数后的两个字节表示Java字节码文件的主版本号和次版本号 。
- 主副版本号指的是编译字节码文件的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。
- 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

主版本号不兼容的错误解决方法

解决以下由于主版本号不兼容导致的错误

两种方案：

升级JDK版本（容易引发其他的兼容性问题，并且需要大量的测试）
建议采用：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

基本信息

上面的魔数和主副版本号都属于基本信息部分，基本信息还包含
- 访问标志（Access Flags）：这个字段定义了类或接口的访问权限，例如public、final、abstract等。
- 类和父类信息：字节码文件包括了对当前类的名称和父类的名称的引用。这些引用通常以全限定名的形式出现，例如java/lang/Object。
- 接口表（Interfaces）：这个表格包含了类实现的接口的索引，用于描述类的继承关系。

常量池

常量池（Constant Pool）：它是一个表格结构，用于存储字面值、符号引用、字段和方法的描述等各种常量。
- 字节码文件中常量池的作用：避免相同的内容重复定义，节省空间
- 常量池在字节码文件中起到类似符号表的作用，它包含了类文件中用到的各种符号和字面值。
- 常量池中的常量索引从1开始，0被用于表示不引用任何常量。
- 字节码指令中通过编号引用到常量池的过程称之为符号引用

字段表（Fields）：这个表格包含了类的字段的描述，包括字段名、字段类型以及访问标志。
属性表（Attributes）：每个类、字段和方法可以包含属性表，用于存储额外的信息。属性表通常包括源代码行号、局部变量表信息、异常处理信息等。
字节码指令集：字节码文件包含了实际的字节码指令，这些指令定义方法的具体操作和行为。字节码指令集是由一系列操作码（opcode）和操作数组成，用于执行方法中的逻辑。

方法

字节码中的方法区域是存放字节码指令的核心位置，字节码指令的内容存放在方法的Code属性中
操作数栈是临时存放数据的地方，局部变量表是存放方法中的局部变量的位置
i=i++的执行流程
i=++i的执行流程
int i = 0; i = i++; 最终i的值是多少？
答案是0，通过分析字节码指令发现，i++先把0取出来放入临时的操作数栈中，接下来对i进行加1，i变成了1，最后再将之前保存的临时值0放入i，最后i就变成了0。

字节码文件的常用工具

javap -v命令

javap是JDK自带的反编译工具，可以通过控制台查看字节码文件的内容。适合在服务器上查看字节码文件内容。
直接输入javap查看所有参数
输入javap -v 字节码文件名称查看具体的字节码信息。（如果jar包需要先使用 jar --xvf 命令解压)

jclasslib插件

使用Jclasslib工具，idea中可以直接安装jclasslib插件
然后打开字节码文件后，选择工具栏中的视图->shoe ByteCode with jclasslib，即可

如果源码文件修改后，字节码文件为未更新，选择构建重新编译文件即可！

阿里arthas

Arthas 是一款线上监控诊断产品，通过全局视角实时查看应用 load、内存、gc、线程的状态信息，并能在不修改应用代码的情况下，对业务问题进行诊断，大大提升线上问题排查效率。
官网
具体使用，可以去B站或官网学习使用！