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一、基本介紹

1.1、java的平臺無關(guān)性

image.png

JAVA源代碼->Class字節(jié)碼->JVM解
釋執(zhí)?（依賴于不同的jvm實現(xiàn)跨平臺）
Java 虛擬機(JVM)：負(fù)責(zé)將字節(jié)碼?
件翻譯成特定平臺下的機器碼然后運
?。
不同的平臺有不同的JVM實現(xiàn)

1.2、字節(jié)碼的語言無關(guān)性

字節(jié)碼（ByteCode）是構(gòu)成平臺無關(guān)性的基石，這也決定了，只要是能轉(zhuǎn)換成字節(jié)碼，其他語言也可以運行在jvm之上，所以現(xiàn)在不只是java，還有kotlin、groovy等都可以運行在jvm之上。

image.png

所以把JVM（Java Virtual Machine Java虛擬機）叫CVM（Class Virtual Machine Class虛擬機）反而更合適一些.

1.3、Class文件格式

Class文件是一組以8位字節(jié)為基礎(chǔ)單位的二進(jìn)制流，各個數(shù)據(jù)項目嚴(yán)格按照順序緊湊地排列在Class文件之中。

1.3.1、字節(jié)碼的兩種基本數(shù)據(jù)類型

Class文件結(jié)構(gòu)包含兩種數(shù)據(jù)類型：

image.png

無符號數(shù)屬于基本的數(shù)據(jù)類型，以u1、u2、u4、u8來分別代表1個字節(jié)、2個字節(jié)、4個字節(jié)和8個字節(jié)的無符號數(shù)，無符號數(shù)可以用來描述數(shù)字、索引引用、數(shù)量值或者按照UTF-8編碼構(gòu)成字符串值。
表是由多個無符號數(shù)或者其他表作為數(shù)據(jù)項構(gòu)成的復(fù)合數(shù)據(jù)類型，所有表都習(xí)慣性地以“_info”結(jié)尾。表用于描述有層次關(guān)系的復(fù)合結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，整個Class文件本質(zhì)上就是一張表。

1.3.2、Class文件表構(gòu)成

Class文件格式

1.3.3、編譯測試

編譯下面這個類

public class JavaCodeTest {}

然后把得到的.class用16進(jìn)制編輯器直接打開字節(jié)碼顯示是這樣的：

可以看到開頭的四個字節(jié)是CAFEBABE,后面的字節(jié)可以意思對應(yīng)上方表格進(jìn)行查看，都是嚴(yán)格按照順序一一對應(yīng)的。

1.4、常用屬性介紹

在Class文件、字段表、方法表都可以攜帶自己的屬性表集合，以用于描述某些場景專有的信息。任何人實現(xiàn)編譯器都可以向?qū)傩员碇袑懭胱约鹤远x的屬性信息，但是java虛擬機運行時會忽略掉他不認(rèn)識的屬性。
《Java虛擬機規(guī)范（Java SE 7）》版中，預(yù)定義屬性已經(jīng)增加到21項，如下表所示：

虛擬機規(guī)范預(yù)定義的屬性

1.4.1、Code屬性

Java程序方法體中的代碼經(jīng)過Javac編譯器處理后，最終變?yōu)樽止?jié)碼指令存儲在Code屬性內(nèi)。Code屬性出現(xiàn)在方法表的屬性集合之中，但并非所有的方法表都必須存在這個屬性，譬如接口或者抽象類中的方法就不存在Code屬性。
Code屬性是Class文件中最重要的一個屬性，如果把一個Java程序中的信息分為代碼（Code，方法體里面的Java代碼）和元數(shù)據(jù)（Metadata，包括類、字段、方法定義及其他信息）兩部分，那么在整個Class文件中，Code屬性用于描述代碼，所有的其他數(shù)據(jù)項目都用于描述元數(shù)據(jù)。了解Code屬性是學(xué)習(xí)關(guān)于字節(jié)碼執(zhí)行引擎內(nèi)容的必要基礎(chǔ)，能直接閱讀字節(jié)碼也是工作中分析Java代碼語義問題的必要工具和基本技能。
比如這個類

public class JavaCodeTest {
    private int a;

    public int testAdd() {
        return a + 1;
    }
}

編譯后的方法部分如下所示（下面這種為轉(zhuǎn)義過的，未轉(zhuǎn)義的都如上面介紹的那樣，為16進(jìn)制形式）
如下所示，具體每一個字段的釋義可以參考注釋。

{
//---略
  public com.canzhang.asmdemo.test.JavaCodeTest();
    //descriptor 對方法參數(shù)和返回值進(jìn)行描述
    descriptor: ()V//`()`表示無參數(shù),`V`表示Void,無返回值
    flags: ACC_PUBLIC//方法修飾符，表示是public的，可以有多個。
    Code://方法體
      stack=1, locals=1, args_size=1//參數(shù)個數(shù)
          //aload_0指令表示：將第0個Slot中為reference類型的本地變量推送到操作數(shù)棧頂。
         0: aload_0
          //invokespecial指令表示：以棧頂?shù)膔eference類型的數(shù)據(jù)所指向的對象作為方法接收者，調(diào)用此對象的實例構(gòu)造器方法
         1: invokespecial #1  // 這里的`#1`是invokespecial指令的參數(shù)，表示指向常量池聲明的常量：Method java/lang/Object."<init>":()V
         //指令return，含義是返回此方法，并且返回值為void。這條指令執(zhí)行后，當(dāng)前方法結(jié)束。
         4: return
      //LineNumberTable 是用來描述Java源碼行號與字節(jié)碼行號（字節(jié)碼偏移量）之間的對應(yīng)關(guān)系,可以配置不生成，不生成就無法獲取異常發(fā)生源碼行號，也無法按照源碼的行數(shù)來調(diào)試程序。
      LineNumberTable:
        line 6: 0

  public int testAdd();
    descriptor: ()I
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=2, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: getfield      #2                  // Field a:I
         4: iconst_1
         5: iadd
         6: ireturn
      LineNumberTable:
        line 10: 0
}

//---略

疑問點：

第一個方法<init>()是什么？
java在編譯之后會在字節(jié)碼文件中生成<init>方法，稱之為實例構(gòu)造器
實例構(gòu)造器<init>()和testAdd()，這兩個方法很明顯都是沒有參數(shù)的，為什么Args_size會為1？而且無論是在參數(shù)列表里還是方法體內(nèi)，都沒有定義任何局部變量，那Locals又為什么會等于1？

在任何實例方法里面，都可以通過“this”關(guān)鍵字訪問到此方法所屬的對象。這個訪問機制對Java程序的編寫很重要，而它的實現(xiàn)卻非常簡單，僅僅是通過Javac編譯器編譯的時候把對this關(guān)鍵字的訪問轉(zhuǎn)變?yōu)閷σ粋€普通方法參數(shù)的訪問，然后在虛擬機調(diào)用實例方法時自動傳入此參數(shù)。因此在實例方法的局部變量表中至少會存在一個指向當(dāng)前對象實例的局部變量，局部變量表中也會預(yù)留出第一個Slot位來存放對象實例的引用，方法參數(shù)值從1開始計算。這個處理只對實例方法有效，如果testAdd()方法聲明為static，那Args_size就不會等于1而是等于0了。

附錄：

生成字節(jié)碼樣例參考

java文件

public class JavaCodeTest {
    private int a;

    public int testAdd() {
        return a + 1;
    }
}

//生成字節(jié)碼
 javac /Users/canzhang/AndroidStudioProjects/ASMDemo/app/src/main/java/com/canzhang/asmdemo/test/JavaCodeTest.java 
//反編譯字節(jié)碼
 javap -v  /Users/canzhang/AndroidStudioProjects/ASMDemo/app/src/main/java/com/canzhang/asmdemo/test/JavaCodeTest.class

反編譯結(jié)果

Classfile /Users/canzhang/AndroidStudioProjects/ASMDemo/app/src/main/java/com/canzhang/asmdemo/test/JavaCodeTest.class
  Last modified 2020-11-5; size 311 bytes
  MD5 checksum 985828dc144886121bd06e4d19423d65
  Compiled from "JavaCodeTest.java"
public class com.canzhang.asmdemo.test.JavaCodeTest
  minor version: 0//jdk次版本號
  major version: 52//jdk主版本號
  flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
Constant pool://常量池
   #1 = Methodref          #4.#15         // java/lang/Object."<init>":()V
   #2 = Fieldref           #3.#16         // com/canzhang/asmdemo/test/JavaCodeTest.a:I
   #3 = Class              #17            // com/canzhang/asmdemo/test/JavaCodeTest
   #4 = Class              #18            // java/lang/Object
   #5 = Utf8               a
   #6 = Utf8               I
   #7 = Utf8               <init>
   #8 = Utf8               ()V
   #9 = Utf8               Code//屬性的名稱 對于每個屬性，它的名稱需要從常量池中引用一個CONSTANT_Utf8_info類型的常量來表示
  #10 = Utf8               LineNumberTable//屬性的名稱
  #11 = Utf8               testAdd
  #12 = Utf8               ()I
  #13 = Utf8               SourceFile
  #14 = Utf8               JavaCodeTest.java
  #15 = NameAndType        #7:#8          // "<init>":()V
  #16 = NameAndType        #5:#6          // a:I
  #17 = Utf8               com/canzhang/asmdemo/test/JavaCodeTest
  #18 = Utf8               java/lang/Object
{
  public com.canzhang.asmdemo.test.JavaCodeTest();
    descriptor: ()V
    flags: ACC_PUBLIC
    Code://方法體
      stack=1, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
         4: return
      LineNumberTable:
        line 6: 0

  public int testAdd();
    descriptor: ()I
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=2, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: getfield      #2                  // Field a:I
         4: iconst_1
         5: iadd
         6: ireturn
      LineNumberTable:
        line 10: 0
}

常用的幾個指令

.java--->.class： javac /xxxx/JavaCodeTest.java
.class 轉(zhuǎn)換字節(jié)碼內(nèi)容：javap -c /xxxx/JavaCodeTest.class

用法: javap <options> <classes>
其中, 可能的選項包括:
  -help  --help  -?        輸出此用法消息
  -version                 版本信息
  -v  -verbose             輸出附加信息
  -l                       輸出行號和本地變量表
  -public                  僅顯示公共類和成員
  -protected               顯示受保護(hù)的/公共類和成員
  -package                 顯示程序包/受保護(hù)的/公共類
                           和成員 (默認(rèn))
  -p  -private             顯示所有類和成員
  -c                       對代碼進(jìn)行反匯編
  -s                       輸出內(nèi)部類型簽名
  -sysinfo                 顯示正在處理的類的
                           系統(tǒng)信息 (路徑, 大小, 日期, MD5 散列)
  -constants               顯示最終常量
  -classpath <path>        指定查找用戶類文件的位置
  -cp <path>               指定查找用戶類文件的位置
  -bootclasspath <path>    覆蓋引導(dǎo)類文件的位置

對應(yīng)android javac,并不能保證所有都正常編譯，因為有很多android sdk的內(nèi)容是識別不了的，另外android編譯過程中也會有自己一些額外處理（比如脫糖、插樁一類的），所以最好直接使用android工程編譯后的產(chǎn)物也進(jìn)行字節(jié)碼分析，一般工程如下圖目錄已經(jīng)存在了編譯后的.class文件，我們可以直接取用.class 使用javap轉(zhuǎn)換成可以讀懂的文字內(nèi)容就可以分析了。
具體目錄：app/build/intermediates/javac/debug/compileDebugJavaWithJavac/classes/xxx

image.png

android studio 便捷命令配置

為了方便我們使用javap，可以在android studio 配置tool，方便我們使用：

配置引導(dǎo)

如圖示依次打開 tools-external tools -點擊左下角的添加按鈕，按照箭頭輸入幾個關(guān)鍵項就可以了：

Name:隨便填寫
Program:$JDKPath$\bin\javap
Arguments:-c $FileClass$
Working directory: $OutputPath$
然后點擊 ok apply 就可以使用了，使用方法，如下圖所示：

image.png

注意事項：

使用的時候默認(rèn)獲取的是當(dāng)前打開的類作為輸入入?yún)?，比如你想?code>MainActivity.java對應(yīng)的字節(jié)碼文件，那么就打開MainActivity.java就可以了
需要工程編譯后才能按照配置的路徑，找到對應(yīng)的.class文件。
如果編譯了，依然提示文件不存在，上面的配置項可以嘗試清空，使用右側(cè)的 insert 去插入對應(yīng)路徑，上面的幾個路徑，都是有選項可選的，按照名字選擇即可。

字節(jié)碼查看器

Hex Fiend
下載后直接雙擊打開，就可以看到對應(yīng)的字節(jié)碼，選中還可以高亮對應(yīng)。

image.png

未完待續(xù).....

參考文章

kotilin中的某些特性：https://juejin.im/post/6844903588716609543
反射原理

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java 字節(jié)碼

java 字節(jié)碼

一、基本介紹

1.1、java的平臺無關(guān)性

1.2、字節(jié)碼的語言無關(guān)性

1.3、Class文件格式

1.3.1、字節(jié)碼的兩種基本數(shù)據(jù)類型

1.3.2、Class文件表構(gòu)成

1.3.3、編譯測試

1.4、常用屬性介紹

1.4.1、Code屬性

附錄：

生成字節(jié)碼樣例參考

常用的幾個指令

android studio 便捷命令配置

字節(jié)碼查看器

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java 字節(jié)碼

一、基本介紹

1.1、java的平臺無關(guān)性

1.2、字節(jié)碼的語言無關(guān)性

1.3、Class文件格式

1.3.1、字節(jié)碼的兩種基本數(shù)據(jù)類型

1.3.2、Class文件表構(gòu)成

1.3.3、編譯測試

1.4、常用屬性介紹

1.4.1、Code屬性

附錄：

生成字節(jié)碼樣例參考

常用的幾個指令

android studio 便捷命令配置

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1.2、字節(jié)碼的語言無關(guān)性

1.3、Class文件格式

1.3.3、編譯測試