Java 字节码解析

zhe_zhangheng

656人浏览 · 2026-01-22 18:59:02

zhe_zhangheng · 2026-01-22 18:59:02 发布

Java8 中，HelloWorld.java 类

package cn.zhe;

public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("hello world!");
    }
}

该类通过 javac -parameters -d . HelloWorld.java编译后的字节码

0000000 ca fe ba be 00 00 00 34 00 1f 0a 00 06 00 11 09
0000020 00 12 00 13 08 00 14 0a 00 15 00 16 07 00 17 07
0000040 00 18 01 00 06 3c 69 6e 69 74 3e 01 00 03 28 29
0000060 56 01 00 04 43 6f 64 65 01 00 0f 4c 69 6e 65 4e
0000100 75 6d 62 65 72 54 61 62 6c 65 01 00 04 6d 61 69
0000120 6e 01 00 16 28 5b 4c 6a 61 76 61 2f 6c 61 6e 67
0000140 2f 53 74 72 69 6e 67 3b 29 56 01 00 10 4d 65 74
0000160 68 6f 64 50 61 72 61 6d 65 74 65 72 73 01 00 04
0000200 61 72 67 73 01 00 0a 53 6f 75 72 63 65 46 69 6c
0000220 65 01 00 0f 48 65 6c 6c 6f 57 6f 72 6c 64 2e 6a
0000240 61 76 61 0c 00 07 00 08 07 00 19 0c 00 1a 00 1b
0000260 01 00 0c 68 65 6c 6c 6f 20 77 6f 72 6c 64 21 07
0000300 00 1c 0c 00 1d 00 1e 01 00 11 63 6e 2f 7a 68 65
0000320 2f 48 65 6c 6c 6f 57 6f 72 6c 64 01 00 10 6a 61
0000340 76 61 2f 6c 61 6e 67 2f 4f 62 6a 65 63 74 01 00
0000360 10 6a 61 76 61 2f 6c 61 6e 67 2f 53 79 73 74 65
0000400 6d 01 00 03 6f 75 74 01 00 15 4c 6a 61 76 61 2f
0000420 69 6f 2f 50 72 69 6e 74 53 74 72 65 61 6d 3b 01
0000440 00 13 6a 61 76 61 2f 69 6f 2f 50 72 69 6e 74 53
0000460 74 72 65 61 6d 01 00 07 70 72 69 6e 74 6c 6e 01
0000500 00 15 28 4c 6a 61 76 61 2f 6c 61 6e 67 2f 53 74
0000520 72 69 6e 67 3b 29 56 00 21 00 05 00 06 00 00 00
0000540 00 00 02 00 01 00 07 00 08 00 01 00 09 00 00 00
0000560 1d 00 01 00 01 00 00 00 05 2a b7 00 01 b1 00 00
0000600 00 01 00 0a 00 00 00 06 00 01 00 00 00 03 00 09
0000620 00 0b 00 0c 00 02 00 09 00 00 00 25 00 02 00 01
0000640 00 00 00 09 b2 00 02 12 03 b6 00 04 b1 00 00 00
0000660 01 00 0a 00 00 00 0a 00 02 00 00 00 05 00 08 00
0000700 06 00 0d 00 00 00 05 01 00 0e 00 00 00 01 00 0f
0000720 00 00 00 02 00 10
0000726

第一列 0000000、0000020… 是每行的起始偏移量，偏移量是 8 进制表示，后面的字节码是 16 进制表示

以下是 ClassFile 的定义

ClassFile {
    u4             magic;
    u2             minor_version;
    u2             major_version;
    u2             constant_pool_count;
    cp_info        constant_pool[constant_pool_count-1];
    u2             access_flags;
    u2             this_class;
    u2             super_class;
    u2             interfaces_count;
    u2             interfaces[interfaces_count];
    u2             fields_count;
    field_info     fields[fields_count];
    u2             methods_count;
    method_info    methods[methods_count];
    u2             attributes_count;
    attribute_info attributes[attributes_count];
}

u4、u2 分别代表无符号 4 个字节、无符号 2 个字节。字节码中 2 个 16 进制的字符是对应 1 个字节。因为 16 进制的字符范围是：0 ~ f，f 在 10 进制中是 15，15 用 2 进制表示是 1111，也就是 1 个16 进制的字符需要用 4 位 2 进制来表示，2 个 16 进制的字符需要用 8 位 2 进制表示，8 位对应的也就是 1 个字节。

以下是常量池标签，用来分析常量池内容（Value 值是 10 进制表示的）

Constant Type	Value
`CONSTANT_Class`	7
`CONSTANT_Fieldref`	9
`CONSTANT_Methodref`	10
`CONSTANT_InterfaceMethodref`	11
`CONSTANT_String`	8
`CONSTANT_Integer`	3
`CONSTANT_Float`	4
`CONSTANT_Long`	5
`CONSTANT_Double`	6
`CONSTANT_NameAndType`	12
`CONSTANT_Utf8`	1
`CONSTANT_MethodHandle`	15
`CONSTANT_MethodType`	16
`CONSTANT_InvokeDynamic`	18

其中每个标签的结构如下

CONSTANT_Class_info {
    u1 tag;
    u2 name_index;
}

CONSTANT_Fieldref_info {
    u1 tag;
    u2 class_index;
    u2 name_and_type_index;
}

CONSTANT_Methodref_info {
    u1 tag;
    u2 class_index;
    u2 name_and_type_index;
}

CONSTANT_InterfaceMethodref_info {
    u1 tag;
    u2 class_index;
    u2 name_and_type_index;
}

CONSTANT_String_info {
    u1 tag;
    u2 string_index;
}

CONSTANT_Integer_info {
    u1 tag;
    u4 bytes;
}

CONSTANT_Float_info {
    u1 tag;
    u4 bytes;
}

CONSTANT_Long_info {
    u1 tag;
    u4 high_bytes;
    u4 low_bytes;
}

CONSTANT_Double_info {
    u1 tag;
    u4 high_bytes;
    u4 low_bytes;
}

CONSTANT_NameAndType_info {
    u1 tag;
    u2 name_index;
    u2 descriptor_index;
}

CONSTANT_Utf8_info {
    u1 tag;
    u2 length;
    u1 bytes[length];
}

CONSTANT_MethodHandle_info {
    u1 tag;
    u1 reference_kind;
    u2 reference_index;
}

CONSTANT_MethodType_info {
    u1 tag;
    u2 descriptor_index;
}

CONSTANT_InvokeDynamic_info {
    u1 tag;
    u2 bootstrap_method_attr_index;
    u2 name_and_type_index;
}

以下是类访问修饰符和属性修饰符对照表，访问修饰符 value 是 16 进制表示的，字节码中的值可能是多项进行的组合，比如：00 21 = 0x0001 + 0x0020

Flag Name	Value	Interpretation
`ACC_PUBLIC`	0x0001	Declared `public`; may be accessed from outside its package.
`ACC_FINAL`	0x0010	Declared `final`; no subclasses allowed.
`ACC_SUPER`	0x0020	Treat superclass methods specially when invoked by the invokespecial instruction.
`ACC_INTERFACE`	0x0200	Is an interface, not a class.
`ACC_ABSTRACT`	0x0400	Declared `abstract`; must not be instantiated.
`ACC_SYNTHETIC`	0x1000	Declared synthetic; not present in the source code.
`ACC_ANNOTATION`	0x2000	Declared as an annotation type.
`ACC_ENUM`	0x4000	Declared as an `enum` type.

方法访问修饰符和属性标志，访问修饰符 value 是 16 进制表示的，字节码中的值可能是多项进行的组合，比如：

Flag Name	Value	Interpretation
`ACC_PUBLIC`	0x0001	Declared `public`; may be accessed from outside its package.
`ACC_PRIVATE`	0x0002	Declared `private`; accessible only within the defining class.
`ACC_PROTECTED`	0x0004	Declared `protected`; may be accessed within subclasses.
`ACC_STATIC`	0x0008	Declared `static`.
`ACC_FINAL`	0x0010	Declared `final`; must not be overridden (§5.4.5).
`ACC_SYNCHRONIZED`	0x0020	Declared `synchronized`; invocation is wrapped by a monitor use.
`ACC_BRIDGE`	0x0040	A bridge method, generated by the compiler.
`ACC_VARARGS`	0x0080	Declared with variable number of arguments.
`ACC_NATIVE`	0x0100	Declared `native`; implemented in a language other than Java.
`ACC_ABSTRACT`	0x0400	Declared `abstract`; no implementation is provided.
`ACC_STRICT`	0x0800	Declared `strictfp`; floating-point mode is FP-strict.
`ACC_SYNTHETIC`	0x1000	Declared synthetic; not present in the source code.

参数访问修饰符，访问修饰符 value 是 16 进制表示的，字节码中的值可能是多项进行的组合，比如：

Flag Name	Value	Interpretation
`ACC_FINAL`	0x0010	Indicates that the formal parameter is declared `final` in the source code and may not be reassigned within the method body.
`ACC_SYNTHETIC`	0x1000	Indicates that the formal parameter was not explicitly declared in the source code and was generated by the compiler for implementation purposes.
`ACC_MANDATED`	0x8000	Indicates that the formal parameter is implicitly declared by the Java language specification and is required to be present, even though it does not appear in the source code.

根据 ClassFile 定义，得到以下表格

序号	字段名（英文）	中文名称	大小（字节）	说明
1	`magic`	魔数	4	固定值 `0xcafebabe`，用于识别 Class 文件
2	`minor_version`	次版本号	2	类文件的次要版本号（通常为 0）
3	`major_version`	主版本号	2	如 52 = Java 8，61 = Java 17，65 = Java 21 等
4	`constant_pool_count`	常量池计数	2	表示常量池项数量 +1（索引从 1 开始，实际项数 = `count - 1`）
5	`constant_pool[]`	常量池	可变	包含 `constant_pool_count - 1` 个常量项（如 `CONSTANT_Class_info`、`CONSTANT_Utf8_info` 等），每项长度不固定
6	`access_flags`	访问标志	2	描述类/接口的访问权限和属性（如 `ACC_PUBLIC`, `ACC_FINAL`, `ACC_INTERFACE` 等）
7	`this_class`	本类索引	2	指向常量池中一个 `CONSTANT_Class_info`，表示当前类的全限定名
8	`super_class`	父类索引	2	指向常量池中一个 `CONSTANT_Class_info`，表示直接父类；若为 `java.lang.Object`，则值为 0（但 Object 自身的 `super_class` 也为 0）
9	`interfaces_count`	接口数量	2	当前类直接实现（或继承）的接口数量
10	`interfaces[]`	接口索引表	`2 × interfaces_count`	每个元素是常量池索引，指向一个 `CONSTANT_Class_info`，表示一个接口
11	`fields_count`	字段数量	2	当前类/接口中显式声明的字段数量（不含继承字段）
12	`fields[]`	字段表	可变	每个字段包含自己的 `access_flags`、名称索引、描述符索引和属性表
13	`methods_count`	方法数量	2	当前类/接口中显式声明的方法数量（不含继承方法）
14	`methods[]`	方法表	可变	每个方法包含 `access_flags`、名称索引、描述符索引及属性（如 `Code` 属性）
15	`attributes_count`	类属性数量	2	类级别的属性数量（非字段/方法属性）
16	`attributes[]`	类属性表	可变	每个属性包含属性名索引、属性长度和具体数据（如 `SourceFile`, `InnerClasses`, `BootstrapMethods` 等）

魔数

0000000 ca fe ba be 00 00 00 34 00 1f 0a 00 06 00 11 09

4 个字节，这是 Java 字节码文件的约定的类型，JVM 根据魔数判断是否为字节码文件

次版本号

0000000 ca fe ba be 00 00 00 34 00 1f 0a 00 06 00 11 09

2 个字节次版本号，转为 10 进制等于 0

主版本号

0000000 ca fe ba be 00 00 00 34 00 1f 0a 00 06 00 11 09

2 个字节主版本号，转为 10 进制等于 52，代表 Java8

常量池计数

0000000 ca fe ba be 00 00 00 34 00 1f 0a 00 06 00 11 09

2 个字节，转为 10 进制等于 31，根据 ClassFile 定义，常量池长度要减 1，也就是只有 30 项

0000000 ca fe ba be 00 00 00 34 00 1f 0a 00 06 00 11 09

第 #1 项，0a，转为 10 进制是 10，结合 常量池标签，数字 10 对应的是 CONSTANT_Methodref，再参考该标签的结构，包含 2 个字节的类信息的索引（u2 class_index）、2 个字节的名称和类型信息的索引（u2 name_and_type_index）

0000000 ca fe ba be 00 00 00 34 00 1f 0a 00 06 00 11 09

类信息的索引，转为 10 进制是 6，代表 第 #6 项

0000000 ca fe ba be 00 00 00 34 00 1f 0a 00 06 00 11 09

名称和类型信息的索引，转为 10 进制是 17，代表 第 #17 项

0000000 ca fe ba be 00 00 00 34 00 1f 0a 00 06 00 11 09

第 #2 项，09，转为 10 进制是 9，结合 常量池标签，数字 9 对应的是 CONSTANT_Fieldref，再参考该标签的结构，包含 2 个字节的类信息的索引（u2 class_index）、2 个字节的名称和类型信息的索引（u2 name_and_type_index）