如何实现解析class文件

首先摆出class文件的格式

ClassFile {
    u4             magic; //Class 文件的标志
    u2             minor_version;//Class 的小版本号
    u2             major_version;//Class 的大版本号
    u2             constant_pool_count;//常量池的数量
    cp_info        constant_pool[constant_pool_count-1];//常量池
    u2             access_flags;//Class 的访问标记
    u2             this_class;//当前类
    u2             super_class;//父类
    u2             interfaces_count;//接口
    u2             interfaces[interfaces_count];//一个类可以实现多个接口
    u2             fields_count;//Class 文件的字段属性
    field_info     fields[fields_count];//一个类会可以有个字段
    u2             methods_count;//Class 文件的方法数量
    method_info    methods[methods_count];//一个类可以有个多个方法
    u2             attributes_count;//此类的属性表中的属性数
    attribute_info attributes[attributes_count];//属性表集合
}

解析第一步

将class文件转换为byte数组。

非集合的字段有哪些？

magic，minor_version, major_version, access_flags, this_class, super_class, interfaces_count, fields_count, methods_count, attributes_count

非集合字段长度如何计算？

答 ：非集合字段都是定长的，所以只需要依次读取相应字节长度的字段即可

在以上的字段中：interfaces_count, fields_count, methods_count, attributes_count 是用来指定其他集合字段中的元素个数的。

集合字段constant_pool

对于集合字段constant_pool中的常量，Java虚拟机规范给出了统一的常量结构。

常量字段的规律

1. 两类常量： 字面量（literal)和符号引用（symbolic reference），其中字面量包括数字常量和字符串常量。
2. 数字常量结构（除去tag部分）可以根据长度分为2类： “u2”, "u4"
3. 结构可以根据是否具有索引分为2类： 数字常量和CONSTANT_utf8_info不包含索引，除此之外的其他常量都通过索引。有人看到这里会有疑问：有没有索引和长度有关系吗？还真有，索引的长度都固定是u2的, 而且每个具有索引的结构会包含1-2个索引(u2或u4)。
4. 总结： u2或u4

解析常量的方法已经很明显了

1. 设计常量结构: 用无符号16位(u2)或无符号32位整数(u4)保存结构体中的字段，并为其每种结构实现相应的字段读取方法。
2. 遍历循环constant_pool_count次： 每次循环只需要做三件事。

• 第一，读取tag字段。
• 第二，根据tag字段，创建相应的常量。
• 第三，调用常量的字段读取方法。

这一段内容和本文无关，纯粹给自己提个醒

1. 表头给的常量池大小比实际大1。 常量池大小是constant_pool_count - 1
2. 有效的常量池索引是1~n-1，0是无效索引，代表不指向任何常量。
3. CONSTANT_Long_info和CONSTANT_Double_info各占两个位置，如果常量池中存在这种占两个位置的常量，将会有更多的无效索引，实际的常量数量会比n-1还少。

集合字段fields和methods

额，为什么把这两个集合字段放在一起？ 原因：这两个集合的元素分别是field_info和method_info，而这两个结构的 ！！！不同之处只是结构名！！！

field_info {
    u2             access_flags;
    u2             name_index;
    u2             descriptor_index;
    u2             attributes_count;
    attribute_info attributes[attributes_count];
}
method_info {
    u2             access_flags;
    u2             name_index;
    u2             descriptor_index;
    u2             attributes_count;
    attribute_info attributes[attributes_count];
}

对，就是一模一样（我不是故意在浪费篇幅）。

解析方法

为了更好的理解，我必须先介绍attribute_info，因为它和cp_info不一样。 （JVM内存区资料讲了半天字节码怎么执行，也没告诉你字节码在哪儿（好气哦），我告诉你：字节码就在一个叫Code的attribute_info里存放着以字节数组的形式存放。）

attribute_info

这不是一个具体的结构，因为各种属性表达的属性不同。除了JVMS(Java SE 8)中预定义的23项属性以外，不同的虚拟机还可以定义自己的属性类型。

不具体，但算是半具体结构

attribute_info {
    u2 attribute_name_index;
    u4 attribute_length;
    u1 info[attribute_length];
}

引用官方解释：

The value of the attribute_length item indicates the length of the subsequent information in bytes. The length does not include the initial six bytes that contain the attribute_name_index and attribute_length items.

人工翻译： attribute_length表明后续信息占用的字节数，它不包括attribute_name_index和attribute_length所占用的6个字节。

attribute_info值得注意的地方

1. 属性名不允许重复
2. 没了。。。。

解析attribute_info

1. 读属性名索引。读取attribute_name_index字段
2. 取属性名。根据attribute_name_index从常量池中取到CONSTANT_utf8_info中的字节数组，反编码成字符串（实际是MUTF-8编码）
3. 根据属性名，创建相应的属性。
4. 属性调用自己的读取字段方法。

回过头来，解析attributes

属性字段应用在3个地方：，属性、方法、类。 3类attributes，有同一个解析方法：

1. 读取attributes_count
2. 循环读取attributes_count次，每次都执行前文提到的解析attribute_info的操作