想要深刻理解JVM执行引擎的机制，就必须对JVM内部的数据结构有深入了解，而要了解JVM内部的数据结构就必须要了解Java字节码。
测试用例：
public class Test { public int a = 3; static Integer si = 6; String s = "Hello world!"; public static void main(String[] args) { Test test = new Test(); test.a = 8; si = 9; } private void test(){ this.a = a; } }我们使用javap -verbose Test来分析上面测试类的字节码文件。
Classfile /G:/ThinkInJava/ThinkInJava4th/src/JVM/Test.class Last modified 2019-9-29; size 631 bytes MD5 checksum 1627651c6c617c5efd2285751ae57f3c Compiled from "Test.java" public class JVM.Test minor version: 0 major version: 52 flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER Constant pool: #1 = Methodref #9.#26 // java/lang/Object."<init>":()V #2 = Fieldref #5.#27 // JVM/Test.a:I #3 = String #28 // Hello world! #4 = Fieldref #5.#29 // JVM/Test.s:Ljava/lang/String; #5 = Class #30 // JVM/Test #6 = Methodref #5.#26 // JVM/Test."<init>":()V #7 = Methodref #31.#32 // java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer; #8 = Fieldref #5.#33 // JVM/Test.si:Ljava/lang/Integer; #9 = Class #34 // java/lang/Object #10 = Utf8 a #11 = Utf8 I #12 = Utf8 si #13 = Utf8 Ljava/lang/Integer; #14 = Utf8 s #15 = Utf8 Ljava/lang/String; #16 = Utf8 <init> #17 = Utf8 ()V #18 = Utf8 Code #19 = Utf8 LineNumberTable #20 = Utf8 main #21 = Utf8 ([Ljava/lang/String;)V #22 = Utf8 test #23 = Utf8 <clinit> #24 = Utf8 SourceFile #25 = Utf8 Test.java #26 = NameAndType #16:#17 // "<init>":()V #27 = NameAndType #10:#11 // a:I #28 = Utf8 Hello world! #29 = NameAndType #14:#15 // s:Ljava/lang/String; #30 = Utf8 JVM/Test #31 = Class #35 // java/lang/Integer #32 = NameAndType #36:#37 // valueOf:(I)Ljava/lang/Integer; #33 = NameAndType #12:#13 // si:Ljava/lang/Integer; #34 = Utf8 java/lang/Object #35 = Utf8 java/lang/Integer #36 = Utf8 valueOf #37 = Utf8 (I)Ljava/lang/Integer; { public int a; descriptor: I flags: ACC_PUBLIC static java.lang.Integer si; descriptor: Ljava/lang/Integer; flags: ACC_STATIC java.lang.String s; descriptor: Ljava/lang/String; flags: public JVM.Test(); descriptor: ()V flags: ACC_PUBLIC Code: stack=2, locals=1, args_size=1 0: aload_0 1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."<init>":()V 4: aload_0 5: iconst_3 6: putfield #2 // Field a:I 9: aload_0 10: ldc #3 // String Hello world! 12: putfield #4 // Field s:Ljava/lang/String; 15: return LineNumberTable: line 3: 0 line 4: 4 line 6: 9 public static void main(java.lang.String[]); descriptor: ([Ljava/lang/String;)V flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC Code: stack=2, locals=2, args_size=1 0: new #5 // class JVM/Test 3: dup 4: invokespecial #6 // Method "<init>":()V 7: astore_1 8: aload_1 9: bipush 8 11: putfield #2 // Field a:I 14: bipush 9 16: invokestatic #7 // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer; 19: putstatic #8 // Field si:Ljava/lang/Integer; 22: return LineNumberTable: line 9: 0 line 10: 8 line 11: 14 line 12: 22 static {}; descriptor: ()V flags: ACC_STATIC Code: stack=1, locals=0, args_size=0 0: bipush 6 2: invokestatic #7 // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer; 5: putstatic #8 // Field si:Ljava/lang/Integer; 8: return LineNumberTable: line 5: 0 } SourceFile: "Test.java"每一个const后面的#号后的数字代表了长廊吃向在常量池中的索引，当JVM在解析类的常量池信息是，常量池项的索引与此一致。
Test.class文件的十六进制字节码如图 现在我们来逐项分析。
所有class字节码文件的开始4字节都是魔数，并且值固定为0xCAFEBABE，如果不是，则JVM拒绝解析。
魔数之后的四个字节是版本信息，前两个字节表示major version，即主版本号，后两个字节表示minor version，即次版本号，这里版本号是0x00000034，是jdk1.8.
1.1（45），1.2（46），1.3（47）…，1.8（52）常量池是.class字节码文件中非常重要和核心的内容，一个Java类中的绝大多数信息都是由常量池保存，尤其是Java类中定义的变量和方法，都由常量池保存。在JVM内存模型中，有一块就是常量池，JVM堆区的常量池就是用于保存每一个Java类所对应的常量池的信息，一个Java应用程序中所包含的所有Java类的常量池组成了JVM堆区中大的常量池。
常量池的基本结构Java类所对应的常量池主要由常量池数量和常量池数组两部分组成，常量池数量紧跟在版本号后面，占两字节，常量池数组紧随其后。常量池数组的每个元素的第一个数据都是一个u1类型，是标志位，占一个字节，JVM解析常量池时，根据u1来获取元素具体类型。
每一个常量池元素都由tag和数据内容两部分组成。
**类的方法信息、接口和继承信息、属性信息都是定义在NameAndType_Info中的。
常量池数组的每一种元素的内容都是符合数据结构的，下面给出JVM所定义的常量池中每一种元素的具体结构。
从第九字节开始的一大段字节流都用于描述常量池数组信息，其中，第九、十字节用于描述常量池元素总数量。
第9和10字节保存的常量池数组大小是0x26，十进制是38，说明该字节码文件共包含38个常量池元素，JVM规定不使用第0个元素，因此实际上是37个常量池元素。
从第十一字节开始就是常量池数组，每一个元素都是以tag位标开始，tag位标只占一个字节。
第十一字节对应的是0xA，也就是10，通过上面两张表可以知道，这代表的是CONSTANT_Methodref_info，组成如下：
tag：u1index：u2，指向声明方法的类描述符CONSTANT_Class_info的索引项index:u2，指向名称及类型描述符CONSTANT_NameAndType_info的索引项接下来第十二、十三个字节合起来表示index，值为9（#9 = Class #34 // java/lang/Object），第十四十五个字节为第二个index，值为0x1A，也就是26（ #26 = NameAndType #16:#17 // “”?)V）
从第十六个字节开始是第二个常量池元素，tag位是0x09，对应的类型是CONSTANT_Fieldref_info紧跟的后四个字节前两个指向class，后两个指向nameAndType。
index:0x0005:#5 = Class #30 // JVM/Testindex:0x001B: #27 = NameAndType #10:#11 // a:I从第二十一字节开始是第三个常量池元素，tag位是0x08，对应类型是CONSTANT_String_info，第21、 22两个字节是指向字符串字面量的索引
index:0x001C: #28 = Utf8 Hello world!从第23字节开始是第四个常量池元素，tag位是0x09，对应类型CONSTANT_Fieldref_info，24 25 26 27四个字节分别是两个index，指向Class和NameAndType
index:0x0005: #5 = Class #30 // JVM/Testindex:0x001D:#29 = NameAndType #14:#15 // s:Ljava/lang/String;从第28字节开始是第五个，tag位：07，类型：CONSTANT_Class_info，29 30字节是index指向全限定名常量项索引
index:001E:#30 = Utf8 JVM/Test从第31字节开始，tag位：0x0A,类型：CONSTANT_Methodref_info，32 33 34 35是两个index，分别指向Class和NameAndType
index:0x0005:#5 = Class #30 // JVM/Testindex:0x001A:#26 = NameAndType #16:#17 // “”?)V从36字节开始，tag位：0x0A，类型：CONSTANT_Methodref_info，37 38 39 40是俩个index
index:0x001F: #31 = Class #35 // java/lang/Integerindex:0x0020 #32 = NameAndType #36:#37 // valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;从41字节开始，tag位：0x09，类型：CONSTANT_Fieldref_info， 42 43 44 45是俩index位
index:0005 #5 = Class #30 // JVM/Testindex:0021#33 = NameAndType #12:#13 // si:Ljava/lang/Integer;从46开始，tag位：0x07，类型：CONSTANT_Class_info， 47 48指向全限定名常量项索引
index:0x0022:#34 = Utf8 java/lang/Object 这个常量是父类常量，用于描述父类信息，由于本类没有显示继承其他类，所以默认继承Object类。从49开始，tag：01，类型：CONSTANT_Utf8_info，是一个utf-8编码的字符串，50 51是length位，52是bytes
length:0x0001:说明总共占一个字节bytes:0x61:十进制97，对应ASCII编码为a从53开始，tag：01，类型：CONSTANT_Utf8_info，是一个utf-8编码的字符串，54 55是length位，56是bytes
length:0x0001:说明总共占一个字节bytes:0x49:十进制73，对应ASCII编码为I从57开始，tag：01，类型：CONSTANT_Utf8_info，是一个utf-8编码的字符串，58 59是length位，60 61是bytes
length:0x0002:说明总共占两个字节bytes:0x73,0x69:十进制115,105，对应ASCII编码为s,i即变量si从62开始，tag：01，类型：CONSTANT_Utf8_info，是一个utf-8编码的字符串，63 64是length位，后面19个字节是bytes
length:0x0013即19个bytes:对应字符串：Ljava/lang/Integer;第十二、十三个常量池元素合起来描述了Test类中static Integer si这样的类变量。
tag:01,类型：CONSTANT_Utf8_info
length:0x0001bytes:0x73对应ASCII：stag:01
length:0x0012即18字节bytes:对应字符串：Ljava/lang/String;第十四十五个常量池元素描述了Test类中的s字符串变量
对于剩下的一些常量池元素我们不在一一分析，但分析方法一样，接下来我们把目光回到.class字节码文件后续的组成部分
字节码文件中，常量池数组之后紧跟着的是access_flags结构，该类型为u2，占2字节，access_flag代表访问标志位，用于标注类或接口层次的访问信息，如当前类是类还是接口，是否为public，是否为abstract类型等。
标志名称标志值含义ACC_PUBLIC0x0001是否为public类型ACC_FINAL0x0010是否为final，只有类可以设置ACC_SUPER0x0020是否允许使用invokespecial字节码指令，1.2版本以后为真ACC_INTERFACE0x0200标识这是一个接口ACC_ABSTRACT0x0400是否为abstract类型，对于接口和抽象类为真ACC_SYNTHETIC0x1000标识这个类型并非由用户代码产生ACC_ANNOTATION0x2000标识这是一个注解ACC_ENUM0x4000标识这是一个枚举本类中的access_flag是0x21，因此他的访问标识既包含ACC_PUBLIC(0x0001)又包含ACC_SUPER(0x0020)
紧跟着access_flags访问标识之后的是this_class结构，类型是u2，记录当前类的全限定名（包名+类名），指向常量池中对应的索引值
本类中this_class的值是0x0005，根据字节码信息可知#5 = Class #30 // JVM/Test
接着的是super_class，类型u2，记录当前类的父类全局限定名，指向常量池索引。
本类中值是0x0009，#9 = Class #34 // java/lang/Object
紧跟着super_class标识之后的是interfaces_count结构，类型u2，interfaces_count后是一组u2类型数据的集合，描述当前类实现了那些借口，按implements后的顺序从左到右排列在接口索引集合中
本类中值是0x0000，因此没有接口信息。
紧跟着接口，类型u2，记录当前类中所定义的变量总数量，包括成员变量和类变量（静态变量）
本类中值为0x0003，一共包含三个变量，是a si 和s
紧跟着fields_count的是fields结构，长度不确定，记录所定义的各个变量的详细信息，包括变量名、变量类型、访问标识、属性等。
fields结构组成格式
类型名称数量u2access_flags1u2name_index1u2descriptor_index1u2attributes_count1attrubute_infoattributesattributes_count access_flags:标识变量的访问表示，该值可选由JVM规范规定name_index：变量的简单名称引用，指向常量池索引descriptor_index：变量的类型信息引用，指向常量池索引access_flags可选项
标志名称标志值含义ACC_PUBLIC0x0001是否为public类型ACC_PRIVATE0x0002是否为private类型ACC_PROTECTED0x0004是否为protected类型ACC_STATIC0x0008是否为static类型ACC_FINAL0x0010是否为finalACC_VOLATILE0x0040是否为volatileACC_TRANSIENT0x0080是否为transientACC_SYNTHETIC0x1000是否为编译器自动产生ACC_ENUM0x4000是否为enum其中ACC_PUBLIC、ACC_PRIVATE、ACC_PROTECTED三选一，接口字段必须有ACC_PUBLIC、ACC_STATIC、ACC_FINAL标志。
0x0001 000A 000B 0000分别代表访问标识（ACC_PUBLIC)、名称索引（#10 = Utf8 a）、类型索引（ #11 = Utf8 I就是int）和属性数量（没有属性）
标识符含义B基本类型byteC基本类型charD基本类型doubleF基本类型floatI基本类型intJ基本类型longS基本类型shortZ基本类型booleanV特殊类型voidL对象类型如Ljava/lang/Object对于数组类型，每一维使用一个前置的“[”字符来描述，如int[]被记录为[I,String[][]为"[[Ljava/lang/String;"
用描述符描述方法时，按照先参数列表，后返回值的顺序，参数列表按照参数的严格顺序放在一组（）内，如方法“String getAll(int id,String name)”描述符为“(I,Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String”
si:0x0008 000C 000D 0000 static #12 = Utf8 si #13 = Utf8 Ljava/lang/Integer; s: 0x0000 000E 000F 0000 无访问标识符 #14 = Utf8 s #15 = Utf8 Ljava/lang/String;
紧跟着fileds的是methods_count结构，u2类型，描述类一共包含多少方法
本示例中为0x0004，即Test类一共包含四个方法，可是我们明明只定义了两个方法，这是因为在编译期间，编译器会自动为一个类添加void ()这样一个方法，该方法的主要作用是执行类的初始化，源程序中所有static类型变量都会在这个方法中完成初始化，被static所包围的程序都在这个方法中执行。同时，JVM为它添加了一个默认构造器void()，所以一共包含四个方法。
紧跟在后面的是methods结构，是一个数组，每一个方法的全部细节都包含在里面，包括代码指令。
methods结构组成格式
类型名称数量u2access_flags1u2name_index1u2descriptor_index1u2attributes_count1attrubute_infoattributesattributes_countaccess_flags可选项
标志名称标志值含义ACC_PUBLIC0x0001是否为public类型ACC_PRIVATE0x0002是否为private类型ACC_PROTECTED0x0004是否为protected类型ACC_STATIC0x0008是否为static类型ACC_FINAL0x0010是否为finalACC_SYNCHRONIZED0x0020是否为SYNCHRONIZEDACC_BRIDGE0x0040是否为编译器产生的桥接方法ACC_VARARGS0x0080是否接收不定参数ACC_NATIVE0x0100是否为nativeACC_ABSTRACT0x0400是否为abstractACC_STRICTFP0x0800是否为strictfpACC_SYNTHETIC0x1000是否为编译器自动产生 Constant pool: #1 = Methodref #9.#26 // java/lang/Object."<init>":()V #2 = Fieldref #5.#27 // JVM/Test.a:I #3 = String #28 // Hello world! #4 = Fieldref #5.#29 // JVM/Test.s:Ljava/lang/String; #5 = Class #30 // JVM/Test #6 = Methodref #5.#26 // JVM/Test."<init>":()V #7 = Methodref #31.#32 // java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer; #8 = Fieldref #5.#33 // JVM/Test.si:Ljava/lang/Integer; #9 = Class #34 // java/lang/Object #10 = Utf8 a #11 = Utf8 I #12 = Utf8 si #13 = Utf8 Ljava/lang/Integer; #14 = Utf8 s #15 = Utf8 Ljava/lang/String; #16 = Utf8 <init> #17 = Utf8 ()V #18 = Utf8 Code #19 = Utf8 LineNumberTable #20 = Utf8 main #21 = Utf8 ([Ljava/lang/String;)V #22 = Utf8 test #23 = Utf8 <clinit> #24 = Utf8 SourceFile #25 = Utf8 Test.java #26 = NameAndType #16:#17 // "<init>":()V #27 = NameAndType #10:#11 // a:I #28 = Utf8 Hello world! #29 = NameAndType #14:#15 // s:Ljava/lang/String; #30 = Utf8 JVM/Test #31 = Class #35 // java/lang/Integer #32 = NameAndType #36:#37 // valueOf:(I)Ljava/lang/Integer; #33 = NameAndType #12:#13 // si:Ljava/lang/Integer; #34 = Utf8 java/lang/Object #35 = Utf8 java/lang/Integer #36 = Utf8 valueOf #37 = Utf8 (I)Ljava/lang/Integer;在分析属性信息之前，我们需要先了解attributes这一字段结构组成： 9大属性表集合
属性名称使用位置含义Code方法表Java代码编译成的字节码指令ConstantValue字段表final关键字定义的常量值Deprecated类文件、字段表、方发表被声明为deprecated的方法和字段（不赞成使用的）Exceptions方法表方法抛出的异常InnerClasses类文件内部类列表LineNumberTaleCode属性Java源码的行号与字节码指令的对应关系LocalVariableTableCode属性方法的局部变量描述SourceFile类文件源文件名称Synthetic类文件、方法表、字段表表示方法或字段是由编译器自动生成的9中属性具体结构： 1.Code属性
类型名称数量u2attribute_name_index1u4attribute_length1u2max_stack1u2max_locals1u4code_length1u1codecode_lengthu2exception_table_length1exception_infoexception_baleexception_table_lengthu2attributes_count1attribute_infoattributesattributes_count max_stack：操作数栈深度最大值，JVM根据这个值分配栈帧的操作数栈深度max_locals:局部变量表所需存储空间，单位为Slot，并不是所有局部变量占用的Slot之和，一个局部变量生命周期结束后分配给其他局部变量code_length和code：存放Java源程序经编译后生成的字节码指令2.ConstantValue属性
ConstantValue属性通知虚拟机自动为静态变量赋值，只有static变量才能使用 类型|名称|数量 —|---|—| u2|attribute_name_index|1 u4|attribute_length|1 u2|constantvalue_index|1
其中attribute_length固定为0x00000002，constantvalue_index为常量池字面类型常量索引，只支持基本类型和字符串 对非static变量的赋值在示例构造函数中进行，如果变量同时被static和final修饰，并且为基本类型或字符串，就生成ConstantValue进行初始化，否则在构造函数中初始化3.Exception属性
该属性列举出方法可能抛出的受查异常（即方法描述是throw关键字后列出的异常），与Code属性平级 类型|名称|数量 —|---|—| u2|attribute_name_index|1 u4|attribute_length|1 u2|number_of_exceptions|1 u2|exception_index_table|number_of_exceptions
4.InnerClasses属性
类型名称数量u2attribute_name_index1u4attribute_length1u2number_of_classes1u2inner_classesnumber_of_classesinner_class_info表结构
类型名称数量备注u2inner_class_info_index1指向常量池Class索引u4outer_class_info_index1指向常量池Class索引u2inner_class_name_index1指向常量池utf-8类型索引，为内部类名称，如果为匿名类则为0u2inner_name_access_flags1inner_class_info_index和outer_class_info_index指向常量池中CONSTANT_Class_info类型索引，access_flags与类的访问属性的可选值一样
5.LineNumberTable属性
用于描述Java源码的行号与字节码行号之间的关系，可以使用-g：none或-g：lines命令关闭或开启，关闭时在抛出异常时不会显示出错的行号，调试时无法按照源码设置断点。 类型|名称|数量 —|---|—| u2|attribute_name_index|1 u4|attribute_length|1 u2|line_number_table_length|1 line_number_table_info|line_number_table|line_number_table_length
line_number_table_info属性结构表
类型名称数量备注u2start_pc1字节码行号u4line_number1源码行号6.LocalVariableTable属性
用于描述栈帧中局部变量表中变量与Java源码中定义的变量之间的关系，可以使用-g:none或-g:vars命令关闭或开启，关闭时其他人引用这个方法时，所有的参数名称都将都是，调试时调试器无法根据参数名称从上下文中获取参数值 类型|名称|数量 —|---|—| u2|attribute_name_index|1 u4|attribute_length|1 u2|local_variable_table_length|1 ocal_variable_table_info|ocal_variable_table|ocal_variable_table_length
local_variable_info结构表
类型名称数量备注u2start_pc1局部变量的生命周期开始的字节码偏移量u2length1局部变量作用范围覆盖长度u2name_index1局部变量名称索引u2description_index1局部变量描述符u2index1局部变量在栈帧局部变量表中Slot位置，如果为64位，会占用Slot的index和index+1位置7.SourceFile属性
记录生成这个class文件的源码文件名称，可用-g:none或-g：source关闭或开启,关闭后，在抛出异常时不显示出错误代码所属的文件名 类型|名称|数量 —|---|—| u2|attribute_name_index|1 u4|attribute_length|1 u2|sourcefile_index|1
8.Deprecated属性和Synthetic属性
都属于标志类型的不二属性，只存在有和没有的差别，Deprecated表示该类、方法不推荐使用，可以通过注解进行设置。Synthetic表示该字段或方法不是有Java源码直接生成，而是由编译器自动添加，当然也可以设置访问标志ACC_SYNTHETIC
类型名称数量备注u2attribute_name_index1u4attribute_length10x00000000现在我们继续回到第一个方法。
access_flags:0x0001:public
name_index:0x0010: #16 = Utf8
descriptor:0x0011:#17 = Utf8 ()V
attribute_count:0x0001:#1 = Methodref #9.#26 // java/lang/Object.""?)V
接下来两个字节为0x0012：（#18 = Utf8 Code），正是Code方法表,
接下来是u4类型的attribute_length:0x00000030,对应十进制48，
接下来是u2类型的max_stack(0x0002)和max_locals（0x0001）对应2和1
然后是u4类型的code_length（0x00000010），值是16
code_length之后是的字节码流是code属性，是Java的精华所在，因为code_length的值是16，所以之后的16个字节都用于描述字节码指令
JVM是基于栈的指令系统，都属于一元操作数类型，只有一个操作数，一些指令后面不跟操作数，以此来分清楚指令和数据。 0x 2A B7 00 01 2A 06 B5 00 02 2A 12 03 B5 00 04 B1 这段指令对应的就是下面的Code中的方法：
public JVM.Test(); descriptor: ()V flags: ACC_PUBLIC Code: stack=2, locals=1, args_size=1 0: aload_0 //对应2A，将第一个引用类型本地变量推送至栈顶 1: invokespecial #1 //B7 Method java/lang/Object."<init>":()V 4: aload_0 //01 5: iconst_3 // 6: putfield #2 // 06 Field a:I 9: aload_0 10: ldc #3 // String Hello world! 12: putfield #4 // Field s:Ljava/lang/String; 15: return //B1Code属性中也会引用其他8类属性
接下来的四个字节表示attributes_count：0x00000001，表示一共引用了一个其他类型属性。接下来两个字节为：0x0013，十进制为19，对应 #19 = Utf8 LineNumberTable，描述的属性是LineNumberTable包括u2类型attribute_name_index，u4类型attribute_length，u2类型line_number_table_length，u2类型line_number_table
其中attribute_name_index：19 = Utf8 LineNumberTable，描述的属性是LineNumberTableattribute_length：0x0000000E，表示长度为14，表明LineNumberTable接下来还占14字节，14字节之后则不属于当前属性line_number_table_length：0x0003，标记后面line_number_table的数量，所以是3个line_number_table元素接下来的12字节描述了两个line_number_table元素0x00000003：前两字节表示字节码指令偏移位置，值是0，后两字节代表Java源码行号值是30x00040004：前两字节表示字节码指令偏移位置，值是4，后两字节代表Java源码行号值是40x00090006：前两字节表示字节码指令偏移位置，值是9，后两字节代表Java源码行号值是6 上面正对应以下： LineNumberTable: line 3: 0 line 4: 4 line 6: 9到此之后的字节码信息就不属于当前方法的范畴，对于其余的方法不再做详细描述。
