大学时有个段子：什么是最牛逼的程序猿？
最牛程序猿深情地注视着屏幕上一堆16进制，露出满足而诡魅的微笑。
同学问他在看啥，他小声说：蒼井そら。
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好，下面，我们也来学习阅读一下16进制版的Class文件。
1.源头：Class规范
每一个Java版本发布时，会公布两份规范文档(以Java8为例)：
Java语言规范：《The Java Language Specification, Java SE 8 Edition》
Java虚拟机规范：《The Java Virtual Machine Specification, Java SE 8 Edition》
Java虚拟机规范中有很大篇幅就是描述Class文件格式的规格，它也是帮助我们学习、理解Class文件最好的参考资料。
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2.验证：演练代码
为了更好地覆盖JVM规范中描述的Class文件格式主脉络，笔者设计了如下示例代码：
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这段代码体现了5种Java的语法特征：
类：Demo2
成员变量：私有成员变量filed1，int类型，初始值为1
方法：公有方法hello，无参数无返回值
局部变量：局部变量i，int类型，初始值为1
语句：打印语句println，打印内容为hello world
使用javac编译上述代码，我们会得到Demo2.class文件，用16进制编辑器打开如下：
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为了更清晰的查看，我们将上述数据复制到Excel表格中，着色
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3.合法性检查依据：魔数、版本号
首先，通过阅读规范，我们获得如下知识：
魔数：4个字节
副版本号：2个字节
主版本号：2个字节
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然后，在IDE中将魔数标记出来：
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然后，在IDE中将版本号标记出来：
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- 分析
魔数值和版本号是JVM加载Class文件时的合法性检查依据：
如果16进制文件内容的开始不是CA FE BA BE，则JVM就认为这个文件不是合法的Class文件；
如果16进制文件内容的版本号与JVM版本号不匹配，则JVM就拒绝加载。00 00 00 34，表示Java8对应的JVM可以加载。
- 技术直男的浪漫
这里值得提到一个趣闻：魔数值CA FE BA BE，应该这样断句：CAFE BABE。
Gosling，这位资深技术直男，就是这样温情地形容，他发明的这个编程语言——咖啡宝贝。
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4.信息仓库：常量池
4.1.常量池计数器
在笔者前一篇文章《【编译引擎】学习阅读Class文件结构的意义》中提到：
常量池：本质是一张表格。
常量：是站在JVM角度看，公用的一些常量值，为了压缩Class文件的大小而存在。
因此，JVM规范才规定Class文件中，有2个字节的常量池计数器(表示常量表格的长度)，紧接着的N个字节存储M个常量的具体内容
M个常量：M=常量池计数器的值 - 1
N个字节：N是变长的，因为每个常量类型不同，有的常量需要4个字节存储，有的常量需要很多字节存储。
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- 首先，找到常量池计数器=00 24，转换为10进制是36，说明常量池中存储了35个常量。
一个规范中的细节：The
constant_pooltable is indexed from 1 toconstant_pool_count- 1.这段话的意思是，常量池计数器值-1就是常量个数
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4.2.N种常量类型
接下来，我们解读具体的常量，前文讲过，常量有不同的类型，那么Class文件如何表达常量类型呢？
规范中，采用了如下结构表示不同类型的常量：
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那么，JVM支持多少种类型的常量呢？
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本文的演练代码中，涉及到了种类型的常量：
CONSTANT_Utf8：1
CONSTANT_String：8
CONSTANT_Class：7
CONSTANT_Fieldref：9
CONSTANT_NameAndType：12
CONSTANT_Methodref：10
4.3.CONSTANT_Utf8类型的常量
JVM规范：The
CONSTANT_Utf8_infostructure is used to represent constant string values
这种类型的常量，就是表达字符串字面量。
它的结构如下：
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我们以第25个常量为例，尝试理解一下：
-%E4%B8%8A/15.png)
这个常量值=01 00 0B 68 65 6C 6C 6F 20 77 6F 72 6C 64，如下图所示的含义
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第25个常量，表示的就是演练代码中的打印的字符串内容：
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4.4.CONSTANT_String类型的常量
JVM规范：The
CONSTANT_String_infostructure is used to represent constant objects of the typeString:
这种类型的常量，是字符串对象类型的，它的值指向4.3中描述的字符串字面量。
它的结构如下：
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我们以第5个常量为例，尝试理解一下：
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这个常量的值= 08 00 19，如下图所示的含义：
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结合第5个常量和第25个常量，再看演练代码，我们窥见JVM处理字符串的原理：
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4.5.CONSTANT_Class类型的常量
JVM规范：The
CONSTANT_Class_infostructure is used to represent a class or an interface
这种类型的常量，表示类或者接口
它的结构如下：
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我们以第6个常量为例，尝试理解一下：
-%E4%B8%8A/23.png)
这个常量的值= 07 00 1C，结合第28个常量，如下图所示的含义：
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再看演练代码，CONSTANT_Class类型的常量表达了演练代码中定义的Demo2类：
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4.6.CONSTANT_Fieldref类型的常量
JVM规范：Fields, methods, and interface methods are represented by similar structures:
这种类型的常量，表示字段(例如：一个类中的成员变量)。JVM规范还告诉我们，实例方法、接口方法都是同样的Class格式。
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我们以第2个常量为例，尝试理解一下：
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这个常量的值= 09 00 06 00 16，结合第6个常量和第22个常量，如下图所示的含义：
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但是第22个常量=0C 00 08 00 09表示了什么呢？我们看下一章节的解读
4.7.CONSTANT_NameAndType类型的常量
JVM规范：The
CONSTANT_NameAndType_infostructure is used to represent a field or method, without indicating which class or interface type it belongs to
这种类型的常量，表示一个字段的类型信息
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我们以第22个常量为例，尝试理解一下：
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这个常量的值= 0C 00 08 00 09，结合第8个常量和第9个常量，如下图所示的含义：
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至此，我们就看到了演练代码中在JVM中如何表达int field1信息了：
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4.8.CONSTANT_Methodref类型的常量
JVM规范：Fields, methods, and interface methods are represented by similar structures:
这种类型的常量，表示方法。JVM规范还告诉我们，它的结构和字段类型常量都是同样的Class格式。
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我们以第5个常量为例，尝试理解一下：
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这个常量的值= 0A 00 1A 00 1B，结合第26、27个常量，如下图所示的含义：
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5.总结：常量池构建的静态全局观
根据演练代码产生的Class文件，JVM构建了35个常量：
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我们以图形化的方式进一步看看，Class文件的常量池到底为JVM构建了怎样的信息树？
5.1.源代码中有哪些方法引用
常量池构建了方法引用的信息树，我们可以看到两颗方法引用树，如下图：
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以其中一棵树为例，遍历这棵树，我们可以得到如图的信息：
源代码中有一个方法，此方法属于Object类，方法名为
，方法无输入参数，无返回
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5.2.源代码中有哪些字段引用
常量池构建了字段引用的信息树，我们可以看到两颗字段引用树，如下图：
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以其中一棵树为例，遍历这棵树，我们可以得到如图的信息：
源代码中有一个字段，此字段属于Demo2类，字段名为field1，字段数据类型为int
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5.3.源代码中有哪些字符串对象
常量池构建了字符串类型对象的信息树，我们可以看到一颗字符串对象树，如下图：
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以这棵树为例，遍历这棵树，我们可以得到如图的信息：
源代码中有一个字符串对象，此字符串对象的值是hello world
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5.4.源代码中其它的字符串字面量
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5.5.静态的全局观
至此，我们已经看到了常量池为JVM诠释了Java源代码中的信息树。
常量池中的这些信息树，为JVM构建出了一个静态的全局观。
通过这些信息树，我们已经能反演出Java源代码中的静态结构：
有几个类？
类中有几个成员变量？
类中有几个方法？
每个成员变量的名称、数据类型
每个方法的名称、输入参数列表、返回值类型
但常量池中还有一些信息孤点，我们无法反演出一些动态结构：
成员变量的状态变化过程
方法体内的运行过程
方法内局部变量的变化过程
6.下一步
笔者下篇会继续阅读本演练代码对应的Class文件剩余部分，包括
访问标识
类索引
字段表
方法表
属性表
进一步理解Class字节码如何为JVM构建动态全局观。
**高能预警：**如果您能耐心地看到这句话，恭喜您，距离”看着16进制享受而诡魅的微笑“又近了一步，加油！
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