Class类文件的结构
Class文件是一组以8位字节为基础单位的二进制流，各个数据项目严格按照顺序紧凑地排列在Class文件之中，中间没有添加任何分隔符，这使得整个Class文件中存储的内容几乎全部是程序运行的必要数据，没有空隙存在。当遇到需要占用8位字节以上空间的数据项时，则会按照高位在前的方式分割成若干个8位字节进行存储。
Class文件格式只有两个数据类型：无符号数和表。
无符号数属于基本的数据类型，以u1、u2、u4、u8来分别代表1个字节、2个字节、4个字节和8个字节的无符号数，
无符号数可以用来描述数字、索引引用、数量值或者按照UTF-8编码构成字符串值。
表是由多个无符号数或者其他表作为数据项构成的复合数据类型，所有表都习惯性地以‘_info’结尾。
表用于描述有层次关系的复合结构的数据，整个Class文件本质上就是一张表。
魔数与Class文件的版本
每个Class文件的头4个字节称为魔数（Magic Number），它的唯一作用是确定这个文件是否为一个能被虚拟机接受的Class文件。
很多文件存储标准中都使用魔数来进行身份识别，比如图片格式。
使用魔数而不是扩展名来进行识别主要是基于安全方面的考虑，因为文件扩展名可以随意地改动。紧接着魔数的4个字节存储的是Class文件的版本号。
常量池
紧接着主次版本号之后的是常量池入口，常量池可以理解为Class文件中的资源仓库，它是Class文件结构中与其他项目关联最多的数据类型，也是占用Class文件空间最大的数据项目之一，同时它还是在Class文件中第一个出现的表类型数据项目。
由于常量池中常量的数量是不固定的，所以在常量池的入口需要放置一项u2类型的数据，代表常量池容量计数值。
这个容量计数是从1 开始的。常量池中主要存放两大类常量：字面量和符号引用。
字面量比较接近于Java语言层面的常量概念，如文本字符串、声明为final的常量值等。而符号引用则属于编译原理方面的概念，包括三类（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）。在Class文件中不会保存各个方法、字段的最终内存布局信息，因此这些字段、方法的符号引用不经过运行期转换的话无法得到真正的内存入口地址，也就无法直接被虚拟机使用。
当虚拟机运行时，需要从常量池获得对应的符号引用，再在类创建时活运行时解析、翻译到具体的内存地址之中。
访问标志
在常量池结束之后，紧接着的两个字节代表访问标志，这个标志用于识别一些类或者接口层次的访问信息，包括：这个Class是类还是接口；是否定义为public类型；是否定义为abstract类型；如果是类的话，是否被声明为final等。
类索引、父类索引与接口索引集合
类索引和父类索引都是一个u2类型的数据，而接口索引集合是一组u2类型的数据的集合，Class文件中由这三项数据来确定这个类的继承关系。
类索引：确定这个类的全限定名；
父类索引：确定这个类的父类的全限定名；
接口索引集合：描述这个类实现了哪些接口，这些被实现的接口将按implements语句（如果这个类本身是一个接口，则应当是extends语句）后的接口顺序从左到右排列在接口索引集合中。字段表集合
字段表用于描述接口或者类中声明的变量。
字段包括类级变量以及实例级变量，但不包括在方法内部声明的局部变量。
方法表集合
Class文件存储格式中对方法的描述与对字段的描述几乎完全采用了一致的方式，方法表的结果如同字段表一样。
在Java语言中，要重载一个方法，除了要与原方法具有相同的简单名称之外，还要求必须拥有一个与原方法不同的特征签名，特征签名就是一个方法中各个参数在常量池中的字段符号引用的集合，也就是因为返回值不会包含在特征签名中，因此Java语言里面是无法仅仅依靠返回值的不同来对一个已有方法进行重载的。但是在Class文件中，特征签名的范围更大一些，只要描述符不是完全一致的两个方法也可以共存。也就是说，如果两个方法有相同的名称和特征签名，但返回值不同，那么也是可以合法共存于一个Class文件。
属性表集合
在Class文件、字段表、方法表都可以携带自己的属性表集合，以用于描述某些场景专有的信息。
1、Code属性：Java程序方法体中的代码经过javac编译器处理后，最终变为字节码指令存储在Code属性内。
2、Exceptions属性：列举出方法中可能抛出的受检查异常，也就是方法描述时在throws关键字后面列举的异常。
3、LineNumbertable属性：描述Java源码行号与字节码行号（字节码偏移量）之间的对应关系。
4、LocalVariableTable属性：描述栈帧中局部变量表中的变量与Java源码中定义的变量之间的关系。
5、SourceFile属性：记录生成这个Class文件的源码文件名称。
6、ConstantValue属性：通知虚拟机自动为静态变量赋值。
7、InnerClasses属性：记录内部类与宿主类之间的关联。
8、Deprecated属性：表示某个类、字段或方法，已经被程序作者定为不再推荐使用，它可以通过在代码中使用@depred注解进行设置。
9、Synthetic属性：表示此字段或者方法并不是由Java源码直接产生的，而是由编译器自行添加的。
10、StackMapTable属性：会在虚拟机类加载的字节码验证阶段被新类型检查验证器使用，目的在于代替以前比较消耗性能的基于数据流分析的类型推导验证器。
11、Signature属性：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或参数化类型，则Signature属性会为它记录泛型签名信息（因为泛型信息编译之后会被擦除掉）。
12、BootstrapMethods属性：保存invokedynamic指令引用的引导方法限定符。
字节码指令简介
Java虚拟机的指令由一个字节长度的、代表着某种特点操作含义的数字（称为操作码）以及跟随其后的零至多个代表次操作所需参数（称为操作数）而构成。由于Java虚拟机采用面向操作数栈而不是寄存器的架构，所以大多数指令都不包含操作数，只有一个操作码。
字节码和数据类型
Java虚拟机的指令集对于特定的操作只提供了有限的类型相关指令去支持它，换句话说，指令集将会故意被设计成非完全独立的（即并非每种数据类型和每一种操作都有对应的指令）。有一些单独的指令可以在非必要的时候用来将一些不支持的类型转换为可被支持的类型。
大多数对于Boolean、byte、short和char类型数据的操作，实际上都是使用相应的int类型作为运算类型。
加载和存储指令
加载和存储指令用于将数据在栈帧中的局部变量表和操作数栈直接来回传输。
1、将一个局部变量加载到操作栈
2、将一个数值从操作数栈存储到局部变量表
3、将一个常量加载到操作数栈
4、扩充局部变量表的访问索引的指令运算指令
运算或算术指令用于对两个操作数栈上的值进行某种特定运算，并把结果重新存入操作栈顶。
两种算术指令：对整型数据进行运算的指令与对浮点型数据进行运算的指令，无论是哪种算术指令，都使用Java虚拟机的数据类型。
类型转换指令
将两种不同的数值类型进行相互转换，这些转换操作一般用于实现用户代码中的显示类型转换操作，或者用来处理字节码指令集中数据类型相关指令无法与数据类型一一对应的问题。
对象创建与访问指令
虽然类实例和数组都是对象，但Java虚拟机对类实例和数组的创建与操作使用了不同的字节码指令。对象创建后，就可以通过对象访问指令获取对象实例或者数组实例中的字段或者数组元素。
操作数栈管理指令
用于直接操作操作数栈的指令
控制转移指令
让Java虚拟机有条件或无条件地从指定的位置而不是控制转移指令的下一条指令继续执行程序。可以认为控制转移指令及时在有条件或无条件地修改PC寄存器的值。
方法调用和返回指令
方法调用指令与数据类型无关，而方法返回指令是根据返回值的类型区分的。
异常处理指令
处理异常（catch语句）不是由字节码指令来实现的，而是采用异常表来完成的。
同步指令
Java虚拟机可以支持方法级的同步和方法内部一段指令序列的同步。
公有设计和私有实现
虚拟机实现的两种方式：
1、将输入的Java虚拟机代码在加载或执行时翻译成另外一种虚拟机的指令集。
2、将输入的Java虚拟机代码在加载或执行时翻译成宿主机CPU的本地指令集（即JIT代码生成技术）。
