大家好，由于最近被动态加载的知识卡住，而动态加载涉及到java虚拟机中的加载机制，因此我决定花一定的时间来学习java虚拟机，特别是类加载部分，主要参照《深入理解java虚拟机》这本书进行学习，这本书的pdf版请前往链接获取。
http://download.csdn.net/detail/hollow12384/9606072
今天是java虚拟机的第一门课程，主要讲解的内容如下：
（1）java虚拟机的语言无关性
（2）Class文件结构概述
（3）解剖Class文件每个字节的含义
java面世时就提出一个口号：”一次编写，到处运行“，这句话表明了java的目标是跨平台运行，这个目标最终怎么实现呢？自然是通过操作系统的
应用层实现，而实现的方式就是虚拟机了。只要不同平台的虚拟机和所有平台都使用统一的程序存储格式—–字节码格式，就能达到跨平台的目的。
这里就涉及到一个概念，什么是字节码格式？
字节码（英语：Bytecode）通常指的是已经经过编译，但与特定机器码无关，需要直译器转译后才能成为机器码的中间代码。字节码通常不像源码一样可以让人阅读，而是编码后的数值常量、引用、指令等构成的序列。
字节码主要为了实现特定软件运行和软件环境、与硬件环境无关。字节码的实现方式是通过编译器和虚拟机器。编译器将源码编译成字节码，特定平台上的虚拟机器将字节码转译为可以直接执行的指令。字节码的典型应用为Java bytecode。
通俗的说，字节码就是源码经过编译器后出来的东西。
字节码本质上就是二进制码。
不过，java的强大之处不止在于跨平台，java不仅具有平台无关性，而且具有很强的语言无关性。什么意思呢？
不管是什么语言，只要对应的编译器能够将程序代码编译成Class文件，java虚拟机并不在乎到底Class文件是由什么得来的，只要它符合Class文件结构的要求，就能在java虚拟机中运行。
前面我们已经介绍了，java虚拟机运行的是Class文件，那么Class文件到底是什么呢？Class文件的结构又该符合什么要求呢？下面讲解的就是这个内容。
首先明确一点，Class文件是一组以8个字节为基础单位的二进制流。Class文件流中没有分割符，这使得Class文件储存的数据几乎都是有效的关键的数据。有人可能会问，如果储存的数据需要占用8个字节以上的空间怎么办呢？这个时候就按照高位在前的方式，分割成若干个8个字节进行储存。
那具体应该怎么储存呢？Class文件格式采用了类似于C语言结构体的伪结构进行储存。这种结构只有两种数据类型：无符号数和表。后面关于Class文件的结构解析都要建立在这两种数据类型上，因此先讲解这两种数据类型。
无符号数属于基本的数据类型，以u1,u2,u4,u8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其他表作为数据项构成的复合数据类型。所有的表都习惯性的用_info结尾，因此可以用这个来区分表和无符号数。整个Class本质上就是一张表，它由以下的数据项构成：
无论是无符号数还是表，如果需要描述同一个类型并且数据量不多，经常会使用一个前置的容量计数器加上若干个数据项的形式，这个时候称这一系列连续的某个类型的数据为某一类型的集合。
第二点说明了Class文件采用无符号数和表来储存数据，但是具体怎么储存呢？储存的规则是什么呢？
在正式讲解之前，建议大家先下载安装一个软件WinHex，我们将使用这个软件来将.class字节码文件转化为16进制数进行解析。
接下来先对Class文件解析的规则进行解释：
整个.class文件转化为16进制后就是按照上述这张表进行解析。
接下来就耐心地对表里的每一项进行详细解释。
在解释之前，由于我比较倾向于用实例解释，因此我用一个实在的java项目生成的.class文件进行解析。
当然，这个java项目十分简单，只有一个类，
这个类位于这个包内：
到这个包所在的目录，打开bin，在里面就可以找到.class文件（注意，我们是对.class文件解析而不是.java文件，还记得吗？进入java虚拟机的是.class文件而不是.java文件）
然后用winHex打开这个.class文件，就可以看到.class文件的16进制表示了。
好了，做足了准备工作，就可以开始解析了。
ps：由于篇幅较长，因此我将这部分分为两篇博客，这篇博客讲解的前四个属性，剩余的属性见JAVA虚拟机入门（1）———-类文件结构（下）
Class文件的前4个字节称为魔数，是用于确定这个文件是否是可以被java虚拟机接受的.class文件，为啥不用后缀名来判断呢？当然是因为
后缀名实在是太容易改了，而文件格式制定者只要采用标示文件格式的魔数，并且魔数没有被其他人采用，那就可以起到标示的作用了。Class文件的魔数是
CAFE BABE（咖啡宝贝），是否特别好记？看我们解析出来的16机制文件前四个字节，正是CAFE BABE！
魔数后面紧跟着的就是版本号了，包括次版本号和主版本号，各占2个字节。在我们的例子中就是0000和0034，0000说明此版本号为0，0034说明主版本号为52，因此编译器jdk的版本就是52.0。
常量池是Class文件中出现的第一个表类型数据类型，而且占据着Class文件的最大空间，同时与其他项目的关联最多。因此，常量池是一个比较复杂并且重要的内容。
大家也可能注意到，在介绍常量池的时候，我用了“不定个字节”，说明常量池的字节长度是不确定的。那怎么确定常量池到底是到哪里呢？这取决于常量池
的前两个字节u2，在这个例子中也就是0016，这表示一共有21个常量，为什么不是22呢（0016的十进制表示就是22）？因为第一个字节是空出来
的，用于后面指向常量池的索引数据在特定情况下表达“不引用任何一个常量池项目”的意思，这种情况下将索引值置为0（也就是常量池第一个字节）就行了。
常量池中的常量主要包括两大类：Leteral和符号引用（Symbolic Reference）。Literal类似于java描述的常量，如文本字符串，final修饰的类型。符号引用主要包括三类常量：
（1）类和接口的全限定名
（2）字段的名称和限定符
（3）方法的名称和限定符
关于类加载的知识在下节解析。
这里抛出一个问题：为什么要使用符号引用？
回到对16进制.class文件的解析，常量池中的每一个常量都是一个表，一共有11种表结构，他们具有共同的特征，就是第一个字节（u1）表示的是这种表的类型，接下来的字节根据他们各自的类型进行解析。主要参考下面的表。
还是举我们的例子，第9个字节和第10个字节（0016）表示常量池一共有21个常量，第一个常量的标志位是07，根据上面的表得知为
CONSTANT_Class_Info（记得之前说过吗，以info结尾的一般就是表结构了），并且u2指定的是全限定名常量项的索引，在这个例子中
u2是0002，说明全限定名常量项在第二个常量中。第二个常量的tag是01，说明是CONSTANT_Utf8_info，u2是0011，说明
utf8字符串占据的字节数是17个字节，也就是从6A一直到下一行的74，这17个字节代表的就是全限定名常量的名字。这里就涉及到怎么翻译utf8缩
略编码了。
从“\u0001”到”\u007f”之间的字符用一个字节表示，”\u0080”到”\u07ff”用两个字节表示，从”\u0800”到”\uffff”用三个字节表示。
在WinHex中，当你选中这17个字节时，旁边会自动显示相应的图形，在这个例子中显示的是”javaLearning/test“，正是这个项目的完整名字！再接下去的解析也是一样的，就不多说了。
不过这里要重点说明一下，由于Class的方法，字段等都需要引用到01，也即是CONSTANT_Utf8_info，因此
CONSTANT_Utf8_info的数量直接决定了java中方法和字段的数量，CONSTANT_Utf8_info指明长度的是length字
段，长度为u2，也就是16个bit，共有65535种可能排序，因此方法数的瓶颈就是65535了！如果方法数超过了这个数，那么将导致无法编译。
常量池21个常量过后就是访问标志了，在这个例子中是在Offset为000000D0这一行的76 61过后的两个字节，也就是00 21。首先先来看访问标志都有什么，以及每个对应的16进制数是什么？
注意表中的每个属性不一定与其他属性相斥，比如ACC_PUBLIC和ACC_FINAL，一个类既可以声明为public，也可以同时声明为final，这个时候的标志值就是两者的或运算了（0001 | 0010）。
回归到我们的例子中，我们的例子只有声明了public，那是不是就是0001呢？请注意，ACC_SUPER说明了，jdk1.2以后编译出来的
类都会有这个标志，而根据前面我们读到的jdk版本号，肯定大于1.2，因此绝对是带有这个标志的。所以真正的标志位为0001 | 0020 =
0021，和我们读出来的结果相符合了。
好了，这就是类文件结构最基本的前面几个字节码了，感兴趣的各位可以看JAVA虚拟机入门（1）——-类文件结构（下）
