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java字节码文件与javap的使用

news 2024/11/5 11:23:17

前言

在Java的世界里，源代码（.java文件）经过编译后生成的字节码文件（.class文件）是Java虚拟机（JVM）理解和执行的基础。这些看似神秘的二进制文件，实际上蕴含着Java程序的结构、方法和字段等关键信息。对于Java开发者而言，了解.class文件的内部结构和如何查看其内容，是深入理解Java运行机制和优化程序性能的重要一环。

本文将探讨Java字节码文件的奥秘，主要介绍.class文件以及JDK自带的反编译工具javap。

Java字节码文件

字节码文件简介

Java 虚拟机在运行 Java 程序时，需要将编译后的字节码文件（通常是 .class 文件）加载到其内部的运行时数据区域中，以便执行。

这里提到的字节码文件也就是.class 文件，是 Java 编译器（如 javac）将 Java 源代码（.java 文件）编译后生成的。这些文件包含了 Java 字节码（bytecode），这是 JVM（Java 虚拟机）能够理解和执行的一种中间代码格式。

与源代码文件（如 .java 文件）不同，.class 文件是二进制格式的，这意味着它们是由字节组成的，这些字节表示了 Java 类的结构、方法、字段以及它们之间的关系等信息。这些字节码指令是专为 JVM 设计的，以便在不同的硬件和操作系统平台上以一致的方式执行。

当运行一个 Java 程序时，JVM 会加载 .class 文件，将其中的字节码解析并执行。这个过程中，JVM 会将字节码转换为机器码（如果必要的话，通常是通过即时编译技术），以便在目标硬件上执行。

由于 .class 文件是二进制格式的，因此它们通常不能直接用文本编辑器进行阅读和编辑。需要使用专门的工具（如 javap，它是 JDK 提供的一个反汇编器）来查看 .class 文件的内容.

使用xxd查看.class文件的尝试

看网上说可以通过 xxd 命令来查看字节码文件，cmd里试了一下，不行，那就先安装一下xxd
在这里插入图片描述
戳这里
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下好之后，我直接到压缩包里运行了exe文件

试了一下命令（我还以为这是解析了代码，但是看起来怪怪的，看起来内容有点少）

把上面内容复制给gpt，果然，这只是路径的十六进制。
在这里插入图片描述
同样的方式，我把代码直接粘到了xxd命令的后面
一段简单代码为例

public class Client {public Client() {}public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Parent childA = new ChildA("Common Value", 42);childA.showCommonProperty();childA.showSharedByMostProperty();childA.showProperties();ChildB childB = new ChildB("Common Value", 3.14);childB.doSomething();childB.showProperties();childB.doSomethingElse();}
}

截取了一部分内容
在这里插入图片描述
同样复制给大模型，校验一下

不知道为什么这里是以十六进制和可读形式混合展示的，总之，看着上面的内容，你想说什么？计算机真牛!我的一顿操作，就是想看看.class文件长什么样

类文件结构=.class文件的结构=Class文件结构

其实，我们常说的“类文件结构”就是“.class文件的结构”，有时还会说“Class文件结构”。
这三个词讨论的是同一个概念，只是从不同的角度或语境下进行了表述。
来看这三种说法：
**类文件结构：**这是一个比较中文化、泛化的表述，通常指的是Java中.class文件的内部组织方式或格式。这里的“类文件”指的是Java编译器编译Java源代码后生成的字节码文件。
.class文件的结构：这个表述更具体，强调了“.class”这一文件后缀名，明确了是在讨论具有.class扩展名的文件的内部结构。在Java中，.class文件包含了Java虚拟机（JVM）能够执行的字节码。
Class文件结构：这里的“Class”是从Java类的角度出发的，但同样指的是.class文件的内部结构。在Java编程语言中，Class是一个关键字，用于定义类，而这里的“Class文件”则特指包含了类定义及其成员（如方法、变量等）字节码的.class文件。

以上三个说法都是在描述Java编译器生成的.class文件的内部结构，即Java虚拟机能够识别和执行的字节码的组织方式。这种结构是Java跨平台特性的基础，因为只要目标机器上安装了Java虚拟机，它就能够解释和执行这些字节码，而无需关心源代码是用哪种编程语言编写的。
在这里插入图片描述
上面看着一头雾水的.calss文件的通常通常可以分为下面这几部分（今天就不详细介绍这部分知识了）

Javap介绍

javap是Java开发工具包（JDK）提供的一个命令行工具，主要用于反编译Java字节码以及查看Java类的详细信息。

基本概念

**定义：**javap是Java class文件分解器，可以反编译Java字节码，将已编译的Java类文件（.class文件）转化为人可读的汇编代码或类似源代码的形式。
**用途：**帮助开发人员深入了解和分析已编译的Java类文件，包括类的结构、方法、字段、常量池等信息。

主要功能和特点

展示Java类的结构：javap可以从字节码级别上查看类的继承关系、方法和字段的信息。
反编译Java字节码：将已编译的Java类文件转化为人可读的汇编代码或类似源代码的形式，以便进行分析和理解。
提供详细信息：通过不同的选项参数，javap可以显示类的成员变量、方法、构造函数、注解、常量池以及行号和本地变量表等详细信息。
支持多种选项：如-l、-c、-s、-verbose等，用于控制输出信息的详细程度和类型。

常用选项参数

-l：显示行号和本地变量表信息。
-c：显示Java字节码指令。
-s：显示内部类型签名。
-verbose：详细输出各个类的除了方法主体以外的信息，如版本号和常量池等。
-version：显示javap命令的版本信息，即当前JDK的版本信息。
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使用方法及示例

在命令行中，使用javap [options] 的格式来执行javap命令，其中[options]为可选参数列表，为要解析的Java类名称（不包括.class后缀）。

执行这个命令的前提条件是配置好 Java 环境变量

//使用jar命令提取jar包中的.class文件
jar xf example.jar
//使用javap命令反编译.class文件
javap -c -s -p com.example.HelloWorld
//如果想要将反编译结果保存到文件中，可以使用重定向符号 >
javap -c -s -p com.example.HelloWorld > HelloWorld.txt

无法直接反编译整个jar包，需要先提取jar包中的.class文件
在这里插入图片描述
执行命令最简单的方式是到 class 文件的同级目录下输入命令（当然也可以输入路径，但一定注意输入正确）
这是反编译的上面那段代码

总结

本文深入探讨了Java字节码文件的奥秘，从.class文件的生成、结构解析，到使用JDK自带的javap工具进行反编译和查看详细信息，看到了计算机“眼中”的Java程序。通过本文的学习主要收获了以下几点：
.class文件的重要性：
.class文件作为Java编译器输出的中间代码，是Java虚拟机能够识别和执行的目标代码，是Java程序运行的基石。.class文件不仅包含了Java程序的字节码指令，还包含了类的结构信息、常量池、方法表、字段表等重要数据。这些数据是JVM在执行Java程序时所需的关键信息。
javap工具的使用：
javap是一个功能强大的反编译工具，它能够将已编译的Java类文件转化为人可读的汇编代码或类似源代码的形式。通过javap，可以方便地查看类的结构、方法、字段以及常量池等详细信息，这对于分析和优化Java程序非常有帮助。
增强了Java逆向工程的能力：
通过反编译.class文件，可以获取到Java程序的源代码级别的信息，这对于Java逆向工程、安全分析以及漏洞挖掘等领域具有重要意义。当然逆向工程可能涉及法律和道德问题，所以必须在合法的范围内进行。
为Java开发和优化提供了新思路：
了解Java字节码文件的内部结构和查看方法，有助于我们在Java开发和优化过程中，更加精准地定位性能瓶颈和优化点。通过对字节码的分析，可以发现潜在的代码优化空间，提高Java程序的运行效率和性能。

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http://www.mrgr.cn/news/64689.html