【介绍】Java ClassFile Structure
一个编译后的class文件包含下面的结构：
ClassFile {
u4:magic; //魔数
u2:minor_version; //副版本号
u2:major_version; //主版本号
u2:constant_pool_count; //常量池计数器
cp_info:constant_pool[constant_pool_count -1]; //常量池
u2:access_flags; //访问标识
u2:this_class; //类索引
u2:super_class; //父类索引
u2:interfaces_count; //接口计数器
u2:interfaces[interfaces_count]; //接口表
u2:fields_count; //字段计数器
field_info:fields[fields_count]; //字段表
u2:methods_count; //方法计数器
method_info:methods[methods_count]; //方法表
u2:attributes_count; //属性计数器
attribute_info:attributes[attributes_count]; //属性表
}
magic u4
魔数，固定值为0xCAFEBABE。作用是确定此Class文件是否可以被虚拟机所接受。
minor_version u2、magor_version u2
副版本号、主版本号 00 00 00 33 代表副版本号是0，主版本号51 JDK1.7。 Class文件能够被相同或高版本加载，不能被低版本加载。jdk中版本号是从45开始的，所以51代表的是1.7版本。
constant_pool_count u2、cp_info:constant_pool[constant_pool_count -1]
常量池计数器，因为常量池中的数据不是固定的，所以需要一个计数器。 计数器是u2（2个byte），所以constant_pool_count不能超过16的四次幂-1，即65535。 常量池计数器默认从1开始，而不是0，即当constant_pool_count = 1时，常量池中cp_info的个数为0；当cp_info的个数为n时，常量池中的cp_info个数为n-1. 在指定Class文件规范的时候，将索引#0项常量空出来是有特殊考虑的，使用索引#0表达“不引用任何一个常量池项”的意思。
constant_pool中主要存放着两种常量，字面量和符号引用。
- 字面量：文本字符、声明为final的常量值，基础数据类型的值。
- 符号引用：类和接口的全限定名、字段的名称和描述符、方法的名称和描述符。
- 全限定名中的“.”会被“/”替代，存储进常量池中。
- 符号引用&直接引用：符号引用在javac编译时产生，完全符合Java虚拟机规范；编译产生Class文件，而Class文件此时还没有被JVM加载，此时的符号引用仅仅是一个标识，符号引用并不知道其对应的数据放在哪一处内存；当JVM加载Class文件时，会将具体的信息提取出来放入内存，进而就知道了哪一条信息处于哪一处内存，由于符号引用完全符合java虚拟机规范，所以这时根据每一处信息的内容，逆推出该信息对应的符号引用，然后再使用该信息的实际的内存地址来替代符号引用。
cp_info又可以分为14种结构类型：
| 类型 | tag (u1) | 说明 |
|---|---|---|
| CONSTANT_Utf8_info | 1 | utf-8编码的字符串占用的字节数length u2|字符串 length |
| CONSTANT_Integer_info | 3 | 按照高位在前存储的int值 u4 |
| CONSTANT_Float_info | 4 | 按照高位在前存储的float值 u4 |
| CONSTANT_Long_info | 5 | 按照高位在前存储的long值 high_bytes u4 low_types u4 |
| CONSTANT_Long_info | 6 | 按照高位在前存储的double值 high_bytes u4 low_types u4 |
| CONSTANT_Class_info | 7 | index（指向全限定名常量项的索引） u2 |
| CONSTANT_String_info | 8 | index（指向字符串字面量的索引的索引） u2 |
| CONSTANT_Fieldref_info | 9 | index（指向声明字段的类或者接口描述符CONSTANT_Class_info的索引项） u2，index（指向字段描述符CONSTANT_NameAndType_info的索引项） u2 |
| CONSTANT_Methodref_info | 10 | index（指向声明字段的类或者接口描述符CONSTANT_Class_info的索引项） u2，index（指向字段描述符CONSTANT_NameAndType_info的索引项） u2 |
| CONSTANT_InterfaceMethodref_info | 11 | index（指向声明字段的类或者接口描述符CONSTANT_Class_info的索引项） u2，index（指向字段描述符CONSTANT_NameAndType_info的索引项） u2 |
| CONSTANT_NameAndType_info | 12 | index（指向该字段活方法名称常量项的索引） u2，index（指向该字段或方法描述符的索引） u2 |
| CONSTANT_MethodHandle_info | 15 | reference_kind（值必须在[1,9]之间，它决定了方法句柄的类型，方法句柄类型的值表示方法句柄的字节码行为） u2，reference_index（值必须是对常量池的有效引用） u2 |
| CONSTANT_MethodType_info | 16 | descriptor_index（值必须是对常量池的有效引用，常量池在索引处的项必须是CONSTANT_Utf8_info结构，表示方法的描述符） u2 |
| CONSTANT_InvokeDynamic_info | 18 | bootstrap_method_attr_index（值必须是对当前Class文件中引导方法表的bootstrap methods[]数据的有效索引） u2， name_and_type_index（值必须是对当前常量池的有效索引，常量池在该处的索引必须是CONSTANT_NameAndType_info结构，表示方法名和方法描述符） |
access_flags u2
| 类型 | 值 | 说明 |
|---|---|---|
| ACC_PUBLIC | 0x0001 | 是否为public类型 |
| ACC_FINAL | 0x0010 | 是否声明final |
| ACC_SUPER | 0x0020 | 是否允许使用invokespicial字节码指令的新语意。 |
| ACC_INTERFACE | 0x0200 | 是否为接口 |
| ACC_ABSTRACT | 0x0400 | 是否为抽象类 |
| ACC_SYNTHETIC | 0x1000 | 标识这个类并非由用户代码生成访问标志 |
多个标识符access_flags的值累加。
this_class u2
类索引，确定当前类的全限定名
super_class u2
父类索引，确定当前类的父类全限定名
interfaces_count， interfaces[interfaces_count]
接口索引计数器、接口索引集合
fields_count u2|field_info:fields[fields_count]
field_info用于描述接口或者类中声明的变量。字段包括静态变量和实例变量，不包括方法内部的局部变量。 field_info的结构为：access_flags u2|name_index u2|descriptor_index u2|attributes_count u2|attributes attributes_count.
access_flags
| 类型 | 值 | 说明 |
|---|---|---|
| ACC_PUBLIC | 0x0001 | 字段是否public |
| ACC_PRIVATE | 0x0002 | 字段是否private |
| ACC_PROTECTED | 0x0004 | 字段是否protected |
| ACC_STATIC | 0x0008 | 字段是否static |
| ACC_FINAL | 0x0010 | 字段是否final |
| ACC_VOLATILE | 0x0040 | 字段是否volatile |
| ACC_TRANSIENT | 0x0080 | 字段是否transient |
| ACC_SYNTHETIC | 0x1000 | 字段是否由编译器自动产生 |
| ACC_ENUM | 0x4000 | 字段是否enum |
name_index
field的自定义名称，字段名
descriptor_index
字段类型的描述
| 类型 | 说明 |
|---|---|
| B | 基本类型byte |
| C | CHAR |
| D | double |
| F | float |
| I | int |
| J | long |
| S | short |
| Z | boolean |
| V | void |
| L + 类全限定名 + “;” | 比如：Ljava/lang/String; |
数组类型的描述，每一维度需要在前面加一个“[”;如：String[][],将被记录为“[[java/lang/String;”,int[]将被记录为“[I”
methods_count u2，method_info:methods[methods_count]
method_info结构与field_info是一样的。
attributes_count，attribute_info:attributes[attributes_count]
| attribute_name_index u2 | attribute_length u4 | info attribute_length |
Class文件、字段表、方法表都可以携带自己的属性表集合，以描述某些场景专有的信息。attributes也可以嵌套attributes。
| 类型 | 值 | 说明 |
|---|---|---|
| Code | 方法表中 | Java代码编译成的字节码指令 |
| ConstantValue | 字段表中 | final关键字定义的常量值 |
| Deprecated | 类、方法表、字段表 | 被声明为deprecated的方法和字段 |
| Exceptions | 方法表中 | 方法声明的异常 |
| LocalVariableTable | Code属性中 | 方法的局部变量描述 |
| LocalVariableTypeTable | 类中 | DK1.5中新增的属性，它使用特征签名代替描述符，是为了引入泛型语法之后能描述泛型参数化类型而添加 |
| innerClasses | 类中 | 内部类列表 |
| EnclosingMethod | 类中 | 仅当一个类为局部类或者匿名类时，才能拥有这个属性，这个属性用于表示这个类所在的外围方法 |
| LineNumberTable | Code属性中 | Java源码的行号与字节码指令的对应关系 |
| StackMapTable | Code属性中 | JDK1.6中新增的属性，供新的类型检查验证器(Type Checker)检查和处理目标方法的局部变量和操作数栈所需要的类型是否匹配 |
| Signature | 类中、方法表中、字段表中 | DK1.5新增的属性，这个属性用于支持泛型情况下的方法签名，在Java语言中，任何类、接口、初始化方法或成员的泛型签名如果包含了类型变量(Type Variables)或参数类型(Parameterized Types),则Signature属性会为它记录泛型签名信息。由于Java的泛型采用擦除法实现，在为了避免类型信息被擦除后导致签名混乱，需要这个属性记录泛型中的相关信息 |
| SourceFile | 类中 | 记录源文件名称 |
| SourceDebugExtension | 类中 | JDK1.6中新增的属性，SourceDebugExtension用于存储额外的调试信息。如在进行JSP文件调试时，无法通过Java堆栈来定位到JSP文件的行号，JSR-45规范为这些非Java语言编写，却需要编译成字节码运行在Java虚拟机汇中的程序提供了一个进行调试的标准机制，使用SourceDebugExtension就可以存储这些调试信息。 |
| Synthetic | 类中、方法表中、字段表中 | 标识方法或字段为编译器自动产生的 |
| RuntimeVisibleAnnotations | 类中、方法表中、字段表中 | JDK1.5中新增的属性，为动态注解提供支持。RuntimeVisibleAnnotations属性，用于指明哪些注解是运行时(实际上运行时就是进行反射调用)可见的。 |
| RuntimeInvisibleAnnotations | 类中、方法表中、字段表中 | JDK1.5中新增的属性，作用与RuntimeVisibleAnnotations相反用于指明哪些注解是运行时不可见的。 |
| RuntimeVisibleParameterAnnotations | 方法表中 | JDK1.5中新增的属性，作用与RuntimeVisibleAnnotations类似，只不过作用对象为方法的参数。 |
| RuntimeInvisibleParameterAnnotations | 方法表中 | JDK1.5中新增的属性，作用与RuntimeInvisibleAnnotations类似，只不过作用对象为方法的参数。 |
| AnnotationDefault | 方法表中 | JDK1.5中新增的属性，用于记录注解类元素的默认值 |
| BootstrapMethods | 类中 | JDK1.7新增的属性，用于保存invokedynamic指令引用的引导方法限定符 |
总结
java文件编译后生成class文件，class文件按照固定的规则依次表示不同的功能数据供JVM识别。 JVM通过解析各项表示不同功能的信息进行对象的生成，方法的调用等等。
以上，看完后相信对类加载会有更深层次的理解。