なれる！クラスローダー

なれる！クラスローダー
@hakurai

12年12月29日土曜日

クラスファイルフォーマット
http://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se7/html/jvms-4.html


クラスファイル構造

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];
}


magic
ClassFile { マジックナンバー
u4 magic; 0xCAFEBABE
u2 minor_version;
u2 major_version;
u2 access_ﬂags;
u2 this_class;
u2 super_class;
u2 ﬁelds_count;
u2 methods_count;
}


minor_version, major_version
ClassFile { クラスファイルのバージョン
u4 magic;
u2 minor_version; Java SE 7 = 51
u2 major_version;
u2 constant_pool_count; Java SE 6 = 50
cp_info constant_pool[constant_pool_count-1]; J2SE 5.0 = 49
u2 access_ﬂags; J2SE 1.4 = 48
u2 this_class;
J2SE 1.3 = 47
u2 super_class;
u2 interfaces_count; J2SE 1.2 = 46
u2 interfaces[interfaces_count]; JDK 1.1 = 45∼
u2 ﬁelds_count; JDK 1.0 = 45∼45.3
u2 methods_count;
}


constant_pool_count
ClassFile { constant_poolのエントリー数+1
u4 magic;
u2 minor_version;
u2 major_version;
u2 access_ﬂags;
u2 this_class;
u2 super_class;
u2 ﬁelds_count;
u2 methods_count;
}


constant_pool
ClassFile { 文字列定数
u4 magic; クラスインタフェース名
u2 minor_version; フィールド名
u2 major_version;
u2 constant_pool_count; クラスファイルの構造
cp_info constant_pool[constant_pool_count-1]; などの定義を格納した配列
u2 access_ﬂags;
u2 this_class;
u2 super_class;
u2 ﬁelds_count;
u2 methods_count;
}


access_flags
ClassFile { このクラスのアクセス宣言
u4 magic;
u2 minor_version; ACC_PUBLIC
u2 major_version;
u2 constant_pool_count; ACC_FINAL
cp_info constant_pool[constant_pool_count-1]; ACC_SUPER
u2 access_flags; ACC_INTERFACE
u2 this_class;
ACC_ABSTRACT
u2 super_class;
u2 interfaces_count; ACC_SYNTHETIC
u2 interfaces[interfaces_count]; ACC_ANNOTATION
u2 fields_count; ACC_ENUM
u2 methods_count;
}


this_class
ClassFile { このクラスを表すconstant_poolの
u4 magic; エントリのインデックス
u2 minor_version;
u2 major_version;
u2 access_ﬂags;
u2 this_class;
u2 super_class;
u2 ﬁelds_count;
u2 methods_count;
}


super_class
ClassFile { このクラスの親クラスを表す
u4 magic; constant_poolのエントリのイン
u2 minor_version;
u2 major_version; デックス
u2 access_ﬂags;
u2 this_class;
u2 super_class;
u2 ﬁelds_count;
u2 methods_count;
}


interfaces_count
ClassFile { このクラスが実装するインターフェ
u4 magic; イスの数
u2 minor_version;
u2 major_version;
u2 access_ﬂags;
u2 this_class;
u2 super_class;
u2 ﬁelds_count;
u2 methods_count;
}


interfaces
ClassFile { このクラスが実装するインターフェ
u4 magic; イスのconstant_poolのインデッ
u2 minor_version; クスの配列
u2 major_version;
u2 access_ﬂags;
u2 this_class;
u2 super_class;
u2 ﬁelds_count;
u2 methods_count;
}


fields_count
ClassFile { このクラスのフィールドの数
u4 magic;
u2 minor_version;
u2 major_version;
u2 access_flags;
u2 this_class;
u2 super_class;
u2 fields_count;
u2 methods_count;
}


fields
ClassFile { フィールド構造の配列
u4 magic;
u2 minor_version;
u2 major_version;
u2 access_flags;
u2 this_class;
u2 super_class;
u2 fields_count;
u2 methods_count;
}


methods_count
ClassFile { このクラスのメソッドの数
u4 magic;
u2 minor_version;
u2 major_version;
u2 access_ﬂags;
u2 this_class;
u2 super_class;
u2 ﬁelds_count;
u2 methods_count;
}


method
ClassFile { メソッド構造の配列
u4 magic;
u2 minor_version;
u2 major_version;
u2 access_ﬂags;
u2 this_class;
u2 super_class;
u2 ﬁelds_count;
u2 methods_count;
}


attributes_count
ClassFile { 属性の数
u4 magic;
u2 minor_version;
u2 major_version;
u2 access_ﬂags;
u2 this_class;
u2 super_class;
u2 ﬁelds_count;
u2 methods_count;
}


attributes
ClassFile { 属性構造の配列
u4 magic;
u2 minor_version;
u2 major_version;
u2 access_ﬂags;
u2 this_class;
u2 super_class;
u2 ﬁelds_count;
u2 methods_count;
}


constant_pool


cp_info
cp_info { constant_poolエントリーの共通
u1 tag; 構造
u1 info[];
}
tagがこのエントリーの種類を表す

CONSTANT_Utf8 = 1
CONSTANT_Integer = 3
CONSTANT_Float = 4
CONSTANT_Long = 5
CONSTANT_Double = 6
CONSTANT_Class = 7
CONSTANT_String = 8
CONSTANT_Fieldref = 9
など


CONSTANT_Methodref
CONSTANT_Methodref_info { tag = 10
u1 tag; class_indexはこのメソッドを持つ
u2 class_index;
クラスを定義した
u2 name_and_type_index;
} CONSTANT_Classエントリへのイ
ンデックス

name_and_type_index


CONSTANT_Class
CONSTANT_Class_info { tag = 7
u1 tag; name_indexはこの
u2 name_index;
CONSTANT_Classの表すクラス名
}
を定義したCONSTANT_Utf8エン
トリへのインデックス


constant_Utf8
CONSTANT_Utf8_info { tag = 1
u1 tag; lengthは続くbytesの長さ
u2 length;
bytesはUTF-8で符号化された文字
u1 bytes[length];
} 列

クラス中の文字列リテラル
クラスの完全修飾名
フィールド名
メソッド名
メソッドのシグニチャ
など、クラス中のほぼすべての文字
列を定義


CONSTANT_NameAndType
CONSTANT_NameAndType_info { tag = 12
u1 tag; name_indexはフィールド名もしく
u2 name_index;
はメソッド名を表す
u2 descriptor_index;
} CONSTANT_Utf8のエントリへの
インデックス

descriptor_indexはフィールドも
しくはメソッドの詳細を表す
CONSTANT_Utf8のエントリへの
インデックス


メソッド String.startsWith

Methodref

Class NameAndType

Utf8 Utf8 Utf8
java/lang/String startsWith (Ljava/lang/String;I)Z

引数戻り値
String,int boolean


フィールド String.hash

Fieldref

Class NameAndType

Utf8 Utf8 Utf8
java/lang/String hash I

型 int


ﬁelds


field
field_info { フィールド１つ分を表す構造体
u2 access_flags; name_indexはフィールド名の
u2 name_index;
CONSTANT_Utf8へのインデック
u2 attributes_count; ス
} descriptor_indexは型名の
ス

attributesはこのフィールドの持つ
属性の配列


フィールドの属性
フィールドの持てる属性は以下の6種類

ConstantValue
フィールドの初期値
Synthetic
A class member that does not appear in the source code must be marked using a Synthetic attribute
Signature (Java SE 5.0)
総称型を含めたフィールドの型情報
Deprecated
@deprecated
RuntimeVisibleAnnotations (Java SE 5.0)
RetentionPolicy.SOURCEまたはRetentionPolicy.CLASSなアノテーション
RuntimeInvisibleAnnotations (Java SE 5.0)
RetentionPolicy.RUNTIMEなアノテーション


methods


method
method_info { メソッド１つ分を表す構造体
u2 access_ﬂags; name_indexはメソッド名の
u2 name_index;
u2 attributes_count; ス
} descriptor_indexは(引数)戻り値の
型名のCONSTANT_Utf8へのイン
デックス

attributesはこのメソッドの持つ属
性の配列


メソッドの属性
メソッドの持てる属性は以下の10種類

Code
Exceptions
Synthetic
Deprecated
RuntimeVisibleParameterAnnotations (Java SE 5.0)
RuntimeInvisibleParameterAnnotations (Java SE 5.0)
AnnotationDefault (Java SE 5.0)


code


code
Code_attribute { max_stack
u2 attribute_name_index; メソッドの使用する最大オペラ
u4 attribute_length;
ンドスタックサイズ
u2 max_stack;
u2 max_locals;
u4 code_length; max_loacls
u1 code[code_length]; メソッド内の最大ローカル変数
u2 exception_table_length;
{ u2 start_pc; 数
u2 end_pc;
u2 handler_pc; code
u2 catch_type;
メソッドのコード本体
} exception_table[exception_table_length];
attribute_info attributes[attributes_count]; exception_table
} 例外テーブル


code
バイトコード
以上


exception_table


exception_table

try


exception_table

try

catch


exception_table
CONSTANT_Class
Exception

try

catch


元のコード
private void readObject(ObjectInputStream s)
throws IOException, ClassNotFoundException
{
s.defaultReadObject();
ReadObjectCallback cb = readObjectCallbacks.get(s);
if (cb == null) {
try {
readObjectCallbacks.put(s, cb = new ReadObjectCallback(s));
}
catch (Exception e) {
throw new IOException(e.toString());
}
}
cb.registerComponent(this);


コード属性の属性
コード属性の持てる属性は以下の4種類

LineNumberTable
PCと元のソースコードの行番号の対応付け
LocalVariableTable
ローカル変数の情報
LocalVariableTypeTable (Java SE 5.0)
総称型を含めたローカル変数の情報
StackMapTable (Java SE 6)
クラスローダがクラスを読み込むときの検証を高速化するために使用
This attribute is used during the process of veriﬁcation by typechecking ( 4.10.1).


LineNumberTable


LocalVariableTable
LocalVariableTable_attribute {
u2 attribute_name_index;
u2 local_variable_table_length;
{ u2 start_pc;
u2 length;
u2 name_index;
u2 index;
} local_variable_table[local_variable_table_length];
}


LocalVariableTypeTable
LocalVariableTypeTable_attribute {
u2 attribute_name_index;
u2 local_variable_type_table_length;
{ u2 start_pc;
u2 length;
u2 name_index;
u2 signature_index;
u2 index;
} local_variable_type_table[local_variable_type_table_length];
}


クラスの属性
クラスの持てる属性は以下の10種類

InnerClasses
インナークラス
EnclosingMethod
無名クラス
Synthetic
SourceFile
SourceDebugExtension
Deprecated
BootstrapMethods (Java SE 7)


EOF


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