了解类文件结构主要是为下面一章类加载机制做铺垫的，从小我们上计算机课的时候老师就一直跟我们强调，电脑只认识0和1，所以不管是什么样的语言编写最终都是需要编译成0和1的结构，也就是我们所说的二级制文件，而在我们刚开始学习java的时候，就知道java言语是跨平台的，记得当时的口号是一次编写，到处运行，事实也是这样，主要原因是虚拟机供应商们研制了很多运行在不同平台上的虚拟机，这些虚拟机都可以载入和运行同一种与平台无关的字节码。java程序员可以理解为.class文件，随着科技的发展，未来的java虚拟机可以运行不同的语言，在语言无关性上做出突破，其实道理也是一样的，不同的言语只要被不同的编译器编译成相同的规则的.class文件就行，接下来具体看看Class文件的结构。
一、Class文件结构
Class文件是一组以8位字节为基础单位的二进制流，各个数据项目严格按照顺序经凑的排列在Class文件之中，中间几乎没有任何分隔符。Class文件格式采用一种类似于C语言结构的伪结构来存储结构，这种伪结构只有两种存储类型，无符号数和表。
- 无符号数属于基本的数据类型，以u1、u2、u4、u8来分别代表1个字节、2个字节、4个字节和8个字节，可以描述数字、索引引用、数量值或者按照UTF-8编码构成字符串值。
- 表是由多个无符号数或者其他表作为数据项构成的复合数据类型，习惯以“_info”结尾，整个Class文件本质上就是一张表。
每个Class文件的头四个字节称为魔数，作用是确定这个文件是否为一个能被虚拟机接受的Class文件，也是很多文件中用来作为身份标识的，同时跟java商标的出现也有一定渊源。紧接着魔数的4个字节存储的是Class的版本号，java的版本号是从45开始的，其中第5第6个字节是次版本号，第7第8是主版本号，值得注意的是高版本的JDK能向下兼容以前的版本，但是不能向上兼容。
紧接着主版本号之后的是常量池入口，可以理解为Class文件之中的资源仓库，是Class文件结构中与其他项目关联最多的数据类型，也是占用Class文件空间最大的数据项目之一，同时还是Class文件中第一个出现的表类型数据项目。由于常量池中常量的数量是不固定的，所以在常量池的入口需要放置一项u2类型的数据，代表常量池容量计数值，是从1开始的，设计者考虑0项常量空出来表达“不引用任何一个常量池项目”，常量池主要存放两大类常量：字面量和符号引用，字面量比较接近于java语言层的常量概念，如文本字符串，声明为final的常量值等。而符号引用属于编译原理方面的概念，包括：类和借口的全限定名；字段的名称和描述符；方法的名称和描述符。常量池中每一项常量都是一个表，JDK1.7之前有11中表结构，后来增加了3种，变为14种，具体的可以查阅资料，值得一提的是java程序中如果定义了超过64kb英文字符的变量或者方法名，将会无法编译，这个就是CONSTANT_Utf8_info型常量结构中的length决定的。
访问标志是在常量池结束之后的两个字节，用于标识一些类或者接口层次的访问信息，包括这个Class是类还是接口，是否定义为public类型等。
类索引和父类索引都是一个u2类型的数据，而接口索引集合是一组u2类型的数据的集合，Class文件中由着三项数据来确定这个类的继承关系。
字段表集合用于描述接口或者类中声明的变量，但是不包括局部变量。
方法表集合用于描述接口或者类中的定义的方法。
属性表集合用以描述某些场景专有的信息。
二、字节码指令简介
java虚拟机的指令是由一个字节长度的、代表着某种特定操作含义的数字，以及跟随其后的零至多个代表此操作所需参数而构成。
- 字节码与数据类型：大多数的指令都包含了其操作所对应的数据类型信息；
- 加载和存储指令：用于将数据在栈帧中的局部变量表和操作数栈之间来回传输；
- 运算指令：用于对两个操作数栈上的值进行某种特定运算，并将结果重新存入到操作栈顶；
- 类型转换指令：将两种不同的数值类型镜像相互转换；
- 对象创建和访问指令：创建实例用new关键字；
- 操作数栈管理指令
- 控制转移指令：条件分支
- 方法调用和返回指令
- 异常处理指令
- 同步指令
三、共有设计和私有实现
java虚拟机规范描绘了java虚拟机应有的共同程序存储格式：Class文件格式以及字节码指令集。但是一个优秀的虚拟机实现在满足虚拟机规范的前提下，做出适当的修改以获得更高的性能、更低的内存消耗或者更好的移植性才是重点。
四、Class文件结构的发展
JDK的版本从最初的1.0到现在的1.8甚至是1.9，技术体系在不断的更新，但是Class文件的结构却一直很稳定，几乎从来没有发生过变动，期待未来的发展变化。
