《The Java^TM Virtual Machine Specification》(Second Edtion)中有表述：Java Class文件由8位字節(jié)流組成，所有的16位、32位和64位數(shù)據(jù)分別通過讀入2個、4個和8個字節(jié)來構(gòu)造，多字節(jié)數(shù)據(jù)總是按照Big-endian順序來存放，即高位字節(jié)在前(放在低地址)。每個Class文件都包含且僅包含一個Java類型(類或者接口)。

或許，《The Java^TM Virtual Machine Specification》中的表述不夠明確，那么我們可以參考一下《Inside the Java Virtual Machine》(Second Edtion)中的表述：Java Class文件特指以.class為后綴名的Java虛擬機(jī)可裝載的文件。

分析一下兩者的表述，我覺得都不夠全面、不夠明確。我是這么定義的：Java Class文件就是指符合特定格式的字節(jié)流組成的二進(jìn)制文件。這個特定的格式就是指第二節(jié)要討論的Class文件格式，亦即在《The Java^TM Virtual Machine Specification》中定義的Class文件格式。從另一個角度來說，這個特定格式就是指JVM能夠識別、能夠裝載的格式。為什么這么說呢？因為JVM在裝載class文件時，要進(jìn)行class文件驗證，以保證裝載的class文件內(nèi)容符合正確的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。這個內(nèi)部結(jié)構(gòu)指的就是這個特定格式，只要是符合這個特定格式的Class文件都是合法的、規(guī)范的Class文件，都是JVM能夠裝載的Class文件。如果覺得這樣的表述還是不夠明確，我只能建議你讀完這篇文章之后再回頭來理解看看了J

為了討論方便，在下文中將對這兩個參考資料做個簡記：

1)《The Java Virtual Machine Specification》(Second Edtion)簡記為《JVM Spec》(2nded)。

2)《Inside the Java Virtual Machine》(Second Edtion) 簡記為《Inside JVM》(2nded)。

二、Java Class文件的格式

在講Class文件的格式之前，要介紹三個概念：

1)數(shù)據(jù)類型：《JVM Spec》(2nded)中指出，Java Class文件的數(shù)據(jù)用自己定義的一個數(shù)據(jù)類型集來表示，即u1，u2，u4，分別用于表示一個無符號類型的、占1，2，4個字節(jié)的數(shù)據(jù)。在《Inside JVM》(2nded)一書中，作者把這個數(shù)據(jù)類型集稱之為Class文件的基本類型，本人覺得比較形象，便于理解。所以，在本文中，我們也用基本類型來表示Java Class文件的數(shù)據(jù)。

2)表：根據(jù)《JVM Spec》(2nded)中的定義，表(table)由項（定義見3）組成，用于幾種Class文件結(jié)構(gòu)中。《JVM Spec》(2nded)中指出，Java Class文件格式用一個類似于C結(jié)構(gòu)的記號編寫的偽結(jié)構(gòu)來表示。這個偽結(jié)構(gòu)指的就是這里的表，例如下面的ClassFile表就是這種偽結(jié)構(gòu)的一個典型例子，下文中所有的表都是指這種偽結(jié)構(gòu)的表。表的大小是可變的，這是因為它的組成部分項是可變的。注意；這里的可變是針對Class層次而言的，即在不同的Class文件中該項的大小可能不一樣的，但是對于每一個具體的Class文件來說，這個項的大小又是一定的，因而這個表的大小也是一定的。那么，項為什么是可變的呢？請看下面的分析。

3)項：描述Java Class文件格式的結(jié)構(gòu)的內(nèi)容稱為項(items)。每個項都有自己的類型和名稱。項的類型可能是基本類型，也可能是一個表的名字，這種項都是一些數(shù)組項。數(shù)組項的每一個元素都是一個表，這個表同頂層的ClassFile表一樣，也都是一種偽結(jié)構(gòu)，也都是由一些項構(gòu)成的，而且這些表不一定是同一種格式的，因此數(shù)組項也可以看作一個可變大小的結(jié)構(gòu)流J。這些表對于該數(shù)組項來說就是子項，當(dāng)然子項可能還有子項(目前子項的深度最多就兩層)。項的名稱，沒有什么好說的，就是《JVM Spec》(2nded)中指定的一些名稱。另外，項也是有大小的，對于沒有子項的項來說，其大小是固定的；對于有子項的項來說，其大小是可變的。在一個具體的Class文件中，一個可變項(數(shù)組)的大小都會在其前一項中指定，為什么會是這樣的呢？因為《JVM Spec》(2nded)中就是這么定義的！在Class文件中，每個項按規(guī)范中定義好的順序存儲在Class文件中，相鄰的項之間沒有任何間隔，連續(xù)的項（數(shù)組）也是按順序存儲，不進(jìn)行填充或者對齊，這樣可以使Class文件緊湊。

好了，我想這三個概念我已經(jīng)解釋地比較清楚了，下面開始正式解析Class文件的格式。

首先要來解析一下ClassFile表結(jié)構(gòu)，這是《JVM Spec》(2nded)中定義的Class文件最外層的結(jié)構(gòu)，換言之，就是Class文件的格式。

cp_info
cp_info {
        u1 tag;
        u1 info[];
    }

一個Java類型的所有access_flags標(biāo)志符如下表所示：

需要說明的是，這是針對一個Java類型的訪問標(biāo)志符列表，有的標(biāo)志符只有類可以使用，有的標(biāo)志符只有接口才可以使用，詳情請查閱《JVM Spec》(2nded)。

(6) this_class

接下來的兩個字節(jié)為this_class項,其值為一個對常量池表項的索引，即它指向一個常量池表項，而且該常量池表項必須為CONSTANT_Class_info表的結(jié)構(gòu)。該表有一個name_index項，該項將指向另一個常量池表項，該表項包含了該類或者接口的完全限定名稱。

(7) super_class

緊接著this_class之后的兩個字節(jié)是super_class項，該項必須是對常量池表項的一個有效索引或者值為0。如果super_class項的值為0，則該Class文件必須表示java.lang.Object類。如果super_class項的值不為0，則又分為兩種情況，若該Class文件表示一個類，則super_class項必須是對常量池中該類的超類的CONSTANT_Class_info表項的索引，這個超類和它的任何超類都不能是一個final類；若該Class文件表示一個接口，則super_class項必須是對常量池中表示java.lang.Object類的一個CONSTANT_Class_info表項的索引。

(8) interfaces_count和interfaces[ ]

緊接著super_class項后面的兩個字節(jié)是interfaces_count項，此項表示由該類直接實現(xiàn)或者由該接口所擴(kuò)展的超接口的數(shù)量。

緊接著interfaces_count項后面的是interfaces列表項，它包含了由該類直接實現(xiàn)或者由該接口所擴(kuò)展的超接口的常量池索引，共計interfaces_count個索引。interfaces列表中的常量池索引按照該類型在源代碼中給定的從左到右的順序排列。

(9) fields_count和fields[ ]

接下來的是fields_count項，該項的值給出了fields列表項中的field_info表結(jié)構(gòu)的數(shù)量，即表示了該Java類型聲明的類變量和實例變量的個數(shù)總和。

fields列表項包含了在該Java類型中聲明的所有字段的完整描述。fields列表中的每個field_info表項都完整地表示了一個字段的信息，包括該字段的名稱、描述符和修飾符等。這些信息有的放在field_info表中，如修飾符；有的則放在field_info表所指向的常量池中，如名字和描述符。同前面的分析，fields列表項也是一個變長結(jié)構(gòu)。   

需要說明的是，只有在該Java類型中聲明的字段才可能在fields列表中列出，fields列表中不包括從超類或者超接口中繼承而來的字段信息。

(10) methods_count和methods[ ]

在Class文件中，緊接著fields后面的是對在該Java類型中所聲明的方法的描述。首先是methods_count項，它占兩個字節(jié)長度，它的值表示對該Java類型中聲明的所有方法的總計數(shù)。methods_count項后面是methods列表項，它由methods_count個連續(xù)的method_info表構(gòu)成。每個method_info表都包含了與一個方法相關(guān)的信息，如方法名、描述符（即方法的返回值及參數(shù)類型）以及一些其它信息。如果一個方法既非abstract也非native，那么該method_info表將包含該方法局部變量所需的棧空間長度、為方法所捕獲的異常表、字節(jié)碼序列以及可選的行號表和局部變量表等信息。

需要說明的是，只有在該Java類型中顯式定義的方法才可能在fields列表中列出，fields列表中不包括從超類或者超接口中繼承而來的方法信息。

(11) attributes_count和attributes[ ]

Class文件中最后的部分是屬性（attribute）,它給出了在該Java類型中所定義的屬性的基本信息。首先是attributes_count項，它占兩個字節(jié)長度，它的值表示在后續(xù)的attributes列表中的attributes_info表的總個數(shù)。每個attributes_info表的第一項都是對常量池中CONSTANT_Utf8_info表項的一個索引，該表給出了此屬性的名稱。

需要說明的是，屬性有很多種，在Class文件中的很多地方都出現(xiàn)了屬性這一項，在頂層ClassFile表中有attributes屬性項，在field_info表中也有attributes屬性項，在method_info中也有attributes屬性項，但是它們各有各的功能，詳見上述分析。在《JVM Spec》(2nded)中，為ClassFile表結(jié)構(gòu)的attributes列表項定義的唯一屬性是SourceFile屬性，為field_info表結(jié)構(gòu)的attributes列表項定義的唯一屬性是ConstantValue屬性，為method_info表結(jié)構(gòu)的attributes列表項定義的屬性是Code屬性和Exceptions屬性。

總而言之，Class文件格式是一個規(guī)范性的格式。這個規(guī)范指的就是，上面提到的這些表結(jié)構(gòu)本身的規(guī)范性，以及這些表結(jié)構(gòu)之間的包含關(guān)系的規(guī)范性。實際上，《JVM Spec》(2nded)中就是通過表和項這兩個概念來組織Class文件的格式的。首先，ClassFile表就是Class文件最外層的結(jié)構(gòu)，換言之，這就是Class文件的格式。其次，ClassFile表又是一些項組成的，這些項的內(nèi)容都要符合《JVM Spec》(2nded)中定義的規(guī)范，具體來說，若這個項的類型是基本類型，該項的值要符合規(guī)范，例如magic項一定要是0xCAFEBABE，access_flags項的值一定要是有效的標(biāo)志值等等；若這個項的類型是一個表名，即該項是一個數(shù)組項，那么該數(shù)組項列表中的每一個表項都要是一個合法的、規(guī)范的表，不能是一個規(guī)范中沒有定義的新表，這就是包含關(guān)系的規(guī)范性，同樣，列表項中的每個表項本身也都要是符合其規(guī)范定義的表項，例如常量池列表中的某個CONSTANT_Class_info表的name_index項不是對一個CONSTANT_Utf8_info表結(jié)構(gòu)的索引，那么這個常量池的表項就不是一個合法的表項，因而這個常量池列表項就是不符合規(guī)范的，因而整個文件就是不符合規(guī)范的。