Файл класса Java - Википедия - Java class file

А Файл класса Java это файл (с .учебный класс расширение имени файла ) содержащий Байт-код Java которые могут быть выполнены на Виртуальная машина Java (JVM). Файл класса Java обычно создается Компилятор Java из Язык программирования Java исходные файлы (.Ява файлы), содержащие Java классы (в качестве альтернативы другой Языки JVM также может использоваться для создания файлов классов). Если исходный файл имеет более одного класса, каждый класс компилируется в отдельный файл класса.

JVM доступны для многих платформы, а файл класса, скомпилированный на одной платформе, будет выполняться на JVM другой платформы. Это делает приложения Java независимая платформа.

История

11 декабря 2006 г. формат файла класса был изменен под Запрос спецификации Java (JSR) 202.^[1]

Макет и структура файла

Разделы

Структура файла классов Java состоит из 10 основных разделов:

• Магический номер: 0xCAFEBABE
• Версия формата файла класса: дополнительная и основная версии файла класса
• Постоянный пул: Пул констант для класса
• Флаги доступа: например, является ли класс абстрактным, статическим и т. д.
• Этот класс: Имя текущего класса
• Супер класс: Название суперкласса
• Интерфейсы: Любые интерфейсы в классе
• Поля: Любые поля в классе
• Методы: Любые методы в классе
• Атрибуты: Любые атрибуты класса (например, имя исходного файла и т. Д.)

Магический номер

Файлы классов идентифицируются следующими 4 байт заголовок (в шестнадцатеричный ): CA FE BA BE (первые 4 записи в таблице ниже). История этого магическое число было объяснено Джеймс Гослинг имея в виду ресторан в Пало-Альто:^[2]

"Мы ходили обедать в место, называемое переулком Святого Михаила. Согласно местной легенде, в глубоком темном прошлом Благодарный мертвец раньше выступали там, прежде чем они стали популярными. Это было довольно забавное место, определенно принадлежащее Grateful Dead Kinda Place. Когда Джерри умерли, они даже построили небольшую буддийскую святыню. Когда мы ходили туда, мы называли это место Cafe Dead. Где-то по ходу дела было замечено, что это шестнадцатеричное число. Я переделывал код формата файла, и мне потребовалась пара магические числа: один для постоянного объектного файла и один для классов. Я использовал CAFEDEAD для формата объектного файла, а в grepping для четырехзначных шестнадцатеричных слов, которые подходят после "КАФЕ" (это казалось хорошей темой), я выбрал BABE и решил использовать его. В то время это не казалось таким уж важным или предназначенным никуда, кроме мусора- можно истории. Таким образом, CAFEBABE стал форматом файлов классов, а CAFEDEAD - форматом постоянных объектов. Но возможность постоянного объекта исчезла, и вместе с ним исчезло использование CAFEDEAD - в конечном итоге его заменили на RMI.

Генеральный план

Поскольку файл класса содержит элементы переменного размера и также не содержит встроенных файловых смещений (или указателей), он обычно анализируется последовательно, от первого байта до конца. На самом низком уровне формат файла описывается в терминах нескольких основных типов данных:

• u1: беззнаковый 8 бит целое число
• u2: беззнаковый 16 бит целое число в прямой порядок байтов порядок байтов
• u4: беззнаковый 32-битный целое число в порядке байтов с прямым порядком байтов
• стол: массив элементов переменной длины определенного типа. Количество элементов в таблице идентифицируется предыдущим числом счетчика (счетчик - u2), но размер в байтах таблицы можно определить только путем изучения каждого из ее элементов.

Некоторые из этих фундаментальных типов затем повторно интерпретируются как значения более высокого уровня (например, строки или числа с плавающей запятой), в зависимости от контекста. Выравнивание слов не выполняется, поэтому байты заполнения никогда не используются. файла класса, как показано в следующей таблице.

Представление на C-подобном языке программирования

С C не поддерживает несколько массивов переменной длины в структуре, приведенный ниже код не компилируется и служит только для демонстрации.

структура Class_File_Format {   u4 magic_number;   u2 minor_version;      u2 major_version;   u2 constant_pool_count;        cp_info constant_pool[constant_pool_count - 1];   u2 access_flags;   u2 этот класс;   u2 super_class;   u2 interface_count;         u2 интерфейсы[interface_count];   u2 fields_count;      field_info поля[fields_count];   u2 method_count;   method_info методы[method_count];   u2 attribute_count;      attribute_info атрибуты[attribute_count];}

Постоянный бассейн

Таблица пула констант - это место, где хранится большинство буквальных значений констант. Сюда входят такие значения, как числа всех видов, строки, имена идентификаторов, ссылки на классы и методы и дескрипторы типов. Все индексы или ссылки на определенные константы в таблице пула констант задаются 16-битными числами (тип u2), где значение индекса 1 относится к первой константе в таблице (значение индекса 0 недопустимо).

Из-за исторического выбора, сделанного при разработке формата файла, количество констант в таблице пула констант на самом деле не совпадает с количеством констант пула, которое предшествует таблице. Сначала таблица индексируется, начиная с 1 (а не с 0), но на самом деле счет должен интерпретироваться как максимальный индекс плюс один.^[5] Кроме того, два типа констант (длинные и двойные) занимают два последовательных слота в таблице, хотя второй такой слот является фантомным индексом, который никогда не используется напрямую.

Тип каждого элемента (константы) в пуле констант определяется начальным байтом тег. Количество байтов, следующих за этим тегом, и их интерпретация зависят от значения тега. Допустимые типы констант и их значения тегов:

Есть только два целочисленных типа констант: целые и длинные. Другие целочисленные типы, встречающиеся в языке высокого уровня, такие как boolean, byte и short, должны быть представлены как целочисленные константы.

Имена классов в Java, когда они полностью определены, традиционно разделяются точками, например "java.lang.Object". Однако внутри низкоуровневых ссылочных констант класса появляется внутренняя форма, в которой вместо этого используются косые черты, например «java / lang / Object».

Строки Unicode, несмотря на прозвище «строка UTF-8», фактически не кодируются в соответствии со стандартом Unicode, хотя он похож. Есть два отличия (см. UTF-8 для полного обсуждения). Во-первых, кодовая точка U + 0000 кодируется как двухбайтовая последовательность C0 80 (в шестнадцатеричном формате) вместо стандартной однобайтовой кодировки 00. Второе отличие состоит в том, что дополнительные символы (за пределами BMP при U + 10000 и выше) кодируются с использованием конструкции суррогатной пары, аналогичной UTF-16 вместо прямого кодирования с использованием UTF-8. В этом случае каждый из двух суррогатов кодируется отдельно в UTF-8. Например, U + 1D11E кодируется как 6-байтовая последовательность ED A0 B4 ED B4 9E, а не правильная 4-байтовая кодировка UTF-8 F0 9D 84 9E.

Смотрите также

• Байт-код Java

Рекомендации

дальнейшее чтение

• Тим Линдхольм, Фрэнк Йеллин (1999). Спецификация виртуальной машины Java (Второе изд.). Прентис Холл. ISBN  0-201-43294-3. Получено 2008-10-13. Официальный определяющий документ Виртуальная машина Java, который включает формат файла класса. И первое, и второе издания книги находятся в свободном доступе. онлайн для просмотра и / или скачивания.