📶 🤴🏼 ✒️ JVM के लिए बाइटकोड से हैलो वर्ल्ड 🛬 😞 🙊

हम एक सरल कार्यक्रम संकलित करते हैं जो "हैलो वर्ल्ड" प्रदर्शित करता है और इसकी संरचना के माध्यम से चलता है

मुझे नहीं लगता कि लेख उन लोगों के लिए पर्याप्त रूप से जानकारीपूर्ण होगा जो सतही रूप से नहीं जानते हैं कि बायटेकोड कैसा दिखता है और जेवीएम इसके साथ कैसे काम करता है (उदाहरण के लिए, कम से कम सरल निर्देश (उनके अस्तित्व के बारे में ज्ञान)।

वास्तव में, यह इतना मुश्किल नहीं है। यह JDK से javap टूल का उपयोग करने और javap कोड पर विचार करने के लिए पर्याप्त है।

और हम जेवीएम के लिए बायोटेक की संरचना का विश्लेषण करना शुरू करेंगे

इसके लिए एक बहुत ही उपयोगी पुस्तक आधिकारिक JVM विनिर्देशन थी - द जावा वर्चुअल मशीन स्पेसिफ़िकेशन एट ऑरेकल

शुरू करने के लिए, एक साधारण प्रोग्राम बनाएं:

  public class Main { public static void main(String ... args) { System.out.println("Hello World"); } }

यह javac Main.java टीम के साथ संकलित करें और वास्तव में disassembling करें

  javap -c -v Main

Main.class

 Classfile /C:/Users/Arthur/playground/java/jvm/Main.class Last modified 26.10.2019; size 413 bytes MD5 checksum 6449121a3bb611fee394e4f322401ee1 Compiled from "Main.java" public class Main minor version: 0 major version: 52 flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER Constant pool: #1 = Methodref #6.#15 // java/lang/Object."<init>":()V #2 = Fieldref #16.#17 // java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream; #3 = String #18 // Hello World #4 = Methodref #19.#20 // java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V #5 = Class #21 // Main #6 = Class #22 // java/lang/Object #7 = Utf8 <init> #8 = Utf8 ()V #9 = Utf8 Code #10 = Utf8 LineNumberTable #11 = Utf8 main #12 = Utf8 ([Ljava/lang/String;)V #13 = Utf8 SourceFile #14 = Utf8 Main.java #15 = NameAndType #7:#8 // "<init>":()V #16 = Class #23 // java/lang/System #17 = NameAndType #24:#25 // out:Ljava/io/PrintStream; #18 = Utf8 Hello World #19 = Class #26 // java/io/PrintStream #20 = NameAndType #27:#28 // println:(Ljava/lang/String;)V #21 = Utf8 Main #22 = Utf8 java/lang/Object #23 = Utf8 java/lang/System #24 = Utf8 out #25 = Utf8 Ljava/io/PrintStream; #26 = Utf8 java/io/PrintStream #27 = Utf8 println #28 = Utf8 (Ljava/lang/String;)V { public Main(); descriptor: ()V flags: ACC_PUBLIC Code: stack=1, locals=1, args_size=1 0: aload_0 1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."<init>":()V 4: return LineNumberTable: line 1: 0 public static void main(java.lang.String...); descriptor: ([Ljava/lang/String;)V flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC, ACC_VARARGS Code: stack=2, locals=1, args_size=1 0: getstatic #2 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream; 3: ldc #3 // String Hello World 5: invokevirtual #4// Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V 8: return LineNumberTable: line 4: 0 line 5: 8 } SourceFile: "Main.java"

यह सिर्फ एक बाईटेकोड प्रतिनिधित्व है जो मूल बायोटेक की तुलना में किसी व्यक्ति के लिए देखना आसान है, लेकिन यह अलग दिखता है:

  cafe babe 0000 0034 001d 0a00 0600 0f09 0010 0011 0800 120a 0013 0014 0700 1507 0016 0100 063c 696e 6974 3e01 0003 2829 5601 0004 436f 6465 0100 0f4c 696e 654e 756d 6265 7254 6162 6c65 0100 046d 6169 6e01 0016 285b 4c6a 6176 612f 6c61 6e67 2f53 7472 696e 673b 2956 0100 0a53 6f75 7263 6546 696c 6501 0009 4d61 696e 2e6a 6176 610c 0007 0008 0700 170c 0018 0019 0100 0b48 656c 6c6f 2057 6f72 6c64 0700 1a0c 001b 001c 0100 044d 6169 6e01 0010 6a61 7661 2f6c 616e 672f 4f62 6a65 6374 0100 106a 6176 612f 6c61 6e67 2f53 7973 7465 6d01 0003 6f75 7401 0015 4c6a 6176 612f 696f 2f50 7269 6e74 5374 7265 616d 3b01 0013 6a61 7661 2f69 6f2f 5072 696e 7453 7472 6561 6d01 0007 7072 696e 746c 6e01 0015 284c 6a61 7661 2f6c 616e 672f 5374 7269 6e67 3b29 5600 2100 0500 0600 0000 0000 0200 0100 0700 0800 0100 0900 0000 1d00 0100 0100 0000 052a b700 01b1 0000 0001 000a 0000 0006 0001 0000 0001 0089 000b 000c 0001 0009 0000 0025 0002 0001 0000 0009 b200 0212 03b6 0004 b100 0000 0100 0a00 0000 0a00 0200 0000 0400 0800 0500 0100 0d00 0000 0200 0e

(आप अपनी .class फाइल को Sublime Text के माध्यम से खोल सकते हैं, जिसमें संकेत मिलता है कि फाइल-> एन्कोडिंग के साथ सेव करें -> Hexademical)

हम इस कोड के साथ काम करेंगे।

लेकिन पहले, हमें इसे प्रारूपित करने की आवश्यकता है ताकि भ्रमित न हों कि यह कहां है, और बायटेकोड, वास्तव में, एक बहुत ही कठोर संरचना है:

  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]; }

आप इसे जेवीएम विनिर्देश अध्याय 4.1 द क्लासफाइल स्ट्रक्चर में पा सकते हैं

यहां सब कुछ सरल है - बाइट्स में आयाम बाईं ओर इंगित किया गया है, और दाईं ओर विवरण।

हम हेक्साडेसिमल में बाइटकोड का विश्लेषण करेंगे, जहां प्रत्येक अंक में 4 बिट्स होते हैं, और इसलिए, दो बाइट्स के लिए - 4 अंक और चार बाइट्स के लिए - 8 अंक।

जादू

जादू एक मूल्य है जो हमारी कक्षा के प्रारूप की पहचान करता है। यह 0xCAFEBABE बराबर है, जिसका निर्माण का अपना इतिहास है ।

minor_version, major_version

ये आपकी class फ़ाइल के संस्करण हैं। अगर हम major_version एम और minor_version एम कहते हैं, तो हमें अपनी class फाइल का संस्करण Mm

अब मैं तुरंत हमारे कार्यक्रम "हैलो वर्ल्ड" से उदाहरण दूंगा कि वे कैसे उपयोग किए जाते हैं:

  cafe babe -- magic 0000 -- minor_version 0034 -- major_version

हम इसे असंतुष्ट कोड में देख सकते हैं, लेकिन पहले से ही दशमलव संख्या प्रणाली में:

  ... public class Main minor version: 0 major version: 52 flags: ACC_PUBLIC, ...

constant_pool_count

निरंतर पूल में चर की संख्या यहां इंगित की गई है। उसी समय, यदि आप शुद्ध बाइटकोड में कोड लिखने का निर्णय लेते हैं, तो आपको निश्चित रूप से इसके मूल्य की निगरानी करने की आवश्यकता है, क्योंकि यदि आप गलत मान निर्दिष्ट करते हैं, तो पूरा कार्यक्रम नरक (चेक!) पर जाएगा।

इसके अलावा, यह मत भूलिए कि आपको ___ + 1 में वहाँ_करियों की ___ + 1 लिखनी चाहिए

कुल हमें मिलता है:

  cafe babe -- magic 0000 0034 -- version 001d -- constant_pool_count

निरंतर_पुल []

निरंतर पूल में प्रत्येक प्रकार के चर की अपनी संरचना होती है:

  cp_info { u1 tag; u1 info[]; }

यहां सब कुछ क्रमिक रूप से किया जाना चाहिए। पहले हमने वेरिएबल के प्रकार का पता लगाने के लिए tag पढ़ा और इस वेरिएबल के प्रकार से हम देखते हैं कि इसके बाद के मूल्य की संरचना क्या है info[]

टैग के साथ एक तालिका तालिका 4.3 लगातार पूल टैग विनिर्देश में पाया जा सकता है।

दरअसल, यहां टैबलेट है:

लगातार प्रकार	मूल्य
`CONSTANT_Class`	7
`CONSTANT_Fieldref`	9
`CONSTANT_Methodref`	10
`CONSTANT_InterfaceMethodref`	11
`CONSTANT_String`	8
`CONSTANT_Integer`	3
`CONSTANT_Float`	4
`CONSTANT_Long`	5
`CONSTANT_Double`	6
`CONSTANT_NameAndType`	12
`CONSTANT_Utf8`	1
`CONSTANT_MethodHandle`	15
`CONSTANT_MethodType`	16
`CONSTANT_InvokeDynamic`	18

जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, प्रत्येक प्रकार की स्थिरांक की अपनी संरचना होती है।

यहाँ, उदाहरण के लिए, CONSTANT_Class संरचना है:

  CONSTANT_Class_info { u1 tag; u2 name_index; }

क्षेत्र और विधि संरचना:

  CONSTANT_Fieldref_info { u1 tag; u2 class_index; u2 name_and_type_index; } CONSTANT_Methodref_info { u1 tag; u2 class_index; u2 name_and_type_index; }

यहां यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि विभिन्न संरचनाओं में अलग-अलग लंबाई हो सकती है।

हमारे कोड के भाग पर विचार करें:

  cafe babe 0000 0034 001d -- constant_pool_count 0a00 0600 0f09 0010 0011 0800 12 ...

तो, हम स्थिरांक की संरचना को देखते हैं और पता लगाते हैं कि पहली बाइट स्थिरांक के प्रकार के लिए आरक्षित है। यहाँ हम 0a (10) देखते हैं - और इसलिए, यह CONSTANT_Methodref

हम इसकी संरचना को देखते हैं:

  CONSTANT_Methodref_info { u1 tag; u2 class_index; u2 name_and_type_index; }

टैग के लिए एक बाइट के बाद, हमें class_index और name_and_type_index लिए 4 और बाइट्स की आवश्यकता है

  cafe babe 0000 0034 001d -- constant_pool_count 0a 0006 000f -- CONSTANT_Methodref 0900 1000 1108 0012 ...

खैर, हमें निरंतर पूल के मूल्यों में से एक मिला। आगे बढ़ो। हम देखते हैं, 09 - का अर्थ है CONSTANT_Fieldref प्रकार

हमें मिलता है:

  cafe babe 0000 0034 001d -- constant_pool_count 0a 0006 000f -- CONSTANT_Methodref 09 0010 0011 -- CONSTANT_Fieldref 08 0012 ...

आप सोच सकते हैं कि अधिकांश प्रकारों का आकार एक जैसा होता है, लेकिन ऐसा नहीं है।
उदाहरण के लिए, निम्न प्रकार की संरचना CONSTANT_String की तरह दिखती है:

  CONSTANT_String_info { u1 tag; u2 string_index; }

इन सभी संरचनाओं को अध्याय 4.4 द कॉन्स्टेंट पूल में पाया जा सकता है ।

अब देखते हैं कि info अंदर किस प्रकार का अर्थ है।

*_index पैटर्न के तहत *_index तरीकों में आमतौर पर निरंतर पूल टेबल से पता होता है। उदाहरण के लिए, CONSTANT_Class_info string_index लिए string_index और CONSTANT_Utf8_info string_index लिए string_index

हम इसे असंतुष्ट कोड में देख सकते हैं:

  #1 = Methodref #6.#15 // java/lang/Object."<init>":()V #2 = Fieldref #16.#17 // java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream; #3 = String #18

  0a 0006 000f -- CONSTANT_Methodref 09 0010 0011 -- CONSTANT_Fieldref 08 0012 -- CONSTANT_String

आप संख्याओं और तारों के प्रतिनिधित्व को भी उजागर कर सकते हैं।

आप अध्याय 4.4.4 से शुरू होने वाली संख्याओं के प्रतिनिधित्व के बारे में पढ़ सकते हैं, लेकिन अब हम केवल लाइनों का विश्लेषण करेंगे, क्योंकि नमस्ते विश्व कार्यक्रम में संख्याओं को अभी तक शामिल नहीं किया गया है

वास्तव में, यह रेखा कैसे दिखाई देती है:

  CONSTANT_Utf8_info { u1 tag; u2 length; u1 bytes[length]; }

उदाहरण के लिए, हमारी हैलो वर्ल्ड:

  01 -- tag 000b -- length 48 65 6c 6c 6f 20 57 6f 72 6c 64 -- bytes[length] // H ello W orld

बाईटकोड स्थिरांक के पूरे पूल को पार करते हुए, हमें यह मिलता है:

स्थिरांक का पूरा पूल

  -- [Constant Pool] -- methodref 0a 0006 000f -- fieldref 09 0010 0011 -- string 08 0012 -- methodref 0a 0013 0014 -- Class 07 0015 -- Class 07 0016 -- Utf8 01 0006 3c 69 6e 69 74 3e -- Utf8 01 0003 28 29 56 -- Utf8 01 0004 43 6f 64 65 -- Utf8 01 000f 4c 69 6e 65 4e 75 6d 62 65 72 54 61 62 6c 65 -- Utf8 01 0004 6d 61 69 6e -- Utf8 01 0016 28 5b 4c 6a 61 76 61 2f 6c 61 6e 67 2f 53 74 72 69 6e 67 3b 29 56 -- Utf8 01 000a 53 6f 75 72 63 65 46 69 6c 65 -- Utf8 01 0009 4d 61 69 6e 2e 6a 61 76 61 -- NameAndType 0c 0007 0008 -- Class 07 0017 -- NameAndType 0c 0018 0019 -- Utf8 01 000b 48 65 6c 6c 6f 20 57 6f 72 6c 64 -- Class 07 001a -- NameAndType 0c 001b 001c -- Utf8 01 0004 4d 61 69 6e -- Utf8 01 0010 6a 61 76 61 2f 6c 61 6e 67 2f 4f 62 6a 65 63 74 -- Utf8 01 0010 6a 61 76 61 2f 6c 61 6e 67 2f 53 79 73 74 65 6d -- Utf8 01 0003 6f 75 74 -- Utf8 01 0015 4c 6a 61 76 61 2f 69 6f 2f 50 72 69 6e 74 53 74 72 65 61 6d 3b -- Utf8 01 0013 6a 61 76 61 2f 69 6f 2f 50 72 69 6e 74 53 74 72 65 61 6d -- Utf8 01 0007 70 72 69 6e 74 6c 6e -- Utf8 01 0015 28 4c 6a 61 76 61 2f 6c 61 6e 67 2f 53 74 72 69 6e 67 3b 29 56 -- [Constant Pool END]

इसके अलावा, हम इसकी तुलना असंतुष्ट कोड से कर सकते हैं:

  Constant pool: #1 = Methodref #6.#15 // java/lang/Object."<init>":()V #2 = Fieldref #16.#17 // java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream; #3 = String #18 // Hello World #4 = Methodref #19.#20 // java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V #5 = Class #21 // Main #6 = Class #22 // java/lang/Object #7 = Utf8 <init> #8 = Utf8 ()V #9 = Utf8 Code #10 = Utf8 LineNumberTable #11 = Utf8 main #12 = Utf8 ([Ljava/lang/String;)V #13 = Utf8 SourceFile #14 = Utf8 Main.java #15 = NameAndType #7:#8 // "<init>":()V #16 = Class #23 // java/lang/System #17 = NameAndType #24:#25 // out:Ljava/io/PrintStream; #18 = Utf8 Hello World #19 = Class #26 // java/io/PrintStream #20 = NameAndType #27:#28 // println:(Ljava/lang/String;)V #21 = Utf8 Main #22 = Utf8 java/lang/Object #23 = Utf8 java/lang/System #24 = Utf8 out #25 = Utf8 Ljava/io/PrintStream; #26 = Utf8 java/io/PrintStream #27 = Utf8 println #28 = Utf8 (Ljava/lang/String;)V

जिससे यह पता चलता है कि सब कुछ मेल खाता है, क्योंकि वास्तव में javap इस बाइटकोड को संसाधित करता है और इसे हमें एक स्वरूपित रूप में दिखाता है।

निर्देशों के लिए निरंतर पूल की आवश्यकता है। उदाहरण के लिए:

  public Main(); descriptor: ()V flags: ACC_PUBLIC Code: stack=1, locals=1, args_size=1 0: aload_0 1: invokespecial #1 //    1    4: return

निरंतर पूल में सभी प्रकारों के बारे में अधिक जानकारी के लिए, अध्याय 4.4 The Constant Pool देखें।

ClassFile संरचना में आगे जा रहे हैं

access_flags

यह संशोधक गुणों के लिए एक बिटमास्क है।

झंडे का नाम	मूल्य	व्याख्या
`ACC_PUBLIC`	0x0001	घोषित `public` ; इसके पैकेज के बाहर से पहुँचा जा सकता है।
`ACC_FINAL`	0x0010	घोषित `final` ; किसी उपवर्ग की अनुमति नहीं है।
`ACC_SUPER`	0x0020	सुपरक्लास विधियों का उपचार विशेष रूप से तब करें जब इनवोकेशनल इंस्ट्रक्शन द्वारा इनवॉइस किया गया हो।
`ACC_INTERFACE`	0x0200	एक इंटरफ़ेस है, क्लास नहीं।
`ACC_ABSTRACT`	0x0400	घोषित `abstract` ; तत्काल नहीं होना चाहिए।
`ACC_SYNTHETIC`	0x1000	घोषित सिंथेटिक; स्रोत कोड में मौजूद नहीं है।
`ACC_ANNOTATION`	0x2000	एनोटेशन प्रकार के रूप में घोषित किया गया।
`ACC_ENUM`	0x4000	एक `enum` प्रकार के रूप में घोषित किया गया।

this_class

this वर्ग पर एक पता होना चाहिए। हमारे मामले में, यह पता 5 पर स्थित है:

  Constant pool: #1 = Methodref #6.#15 // java/lang/Object."<init>":()V #2 = Fieldref #16.#17 // java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream; #3 = String #18 // Hello World #4 = Methodref #19.#20 // java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V #5 = Class #21 // Main #6 = Class #22 // java/lang/Object ...

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि इस चर की संरचना CONSTANT_Class_info अनुरूप होनी चाहिए

super_class

कक्षा पूर्वजों का पता। हमारे मामले में, मान #6 पते पर है। खैर, CONSTANT_Class_info मान संरचना भी आवश्यक है

इन वर्गों के नाम CONSTANT_Utf8_info स्थिरांक की संरचना में परिभाषित किए गए हैं। यदि हम #21 और #22 कोशिकाओं को देखते हैं, तो हम देखेंगे:

  ... #21 = Utf8 Main #22 = Utf8 java/lang/Object ...

अर्थात्, इन कोशिकाओं में संरचना से name_index का संकेत दिया गया है:

  CONSTANT_Class_info { u1 tag; u2 name_index; }

interfaces_count, फ़ील्ड_count

वे हमारे कार्यक्रम में नहीं हैं, इसलिए उनका मान 0000 के बराबर होगा, और fields[] , interfaces[] बाद के कोई मूल्य नहीं होंगे।

और पढ़ें 4.1 ClassFile संरचना

methods_count

तरीकों की संख्या। यद्यपि कोड में हम कक्षा में एक विधि देखते हैं, वास्तव में उनमें से दो हैं। main विधि के अलावा, एक डिफ़ॉल्ट निर्माता भी है। इसलिए, हमारे मामले में उनकी संख्या दो है।

विधियाँ []

प्रत्येक तत्व अध्याय 4.6 विधियों में वर्णित method_info संरचना के अनुरूप होना चाहिए

  method_info { u2 access_flags; u2 name_index; u2 descriptor_index; u2 attributes_count; attribute_info attributes[attributes_count]; }

हमारे बाइटकोड में (स्वरूपित, टिप्पणियों के साथ) ऐसा दिखता है:

  -- [methods] -- public Main(); 0001 --access_flags 0007 -- name_index 0008 -- descriptor_index 0001 -- attributes_count -- attribute_info 0009 -- attribute_name_index (Code) 0000 001d - attribute_length 0001 -- max_stack 0001 -- max_locals 0000 0005 -- code_length 2a b7 00 01 b1 -- code[] 0000 -- exception_table_length 0001 -- attributes_count; 000a -- attribute_name_index 0000 0006 -- attribute_length 00 01 00 00 00 01 -- public static void main(java.lang.String...); 0089 --access_flags 000b -- name_index 000c -- descriptor_index 0001 -- attributes_count -- attribute_info 0009 -- attribute_name_index (Code) 0000 0025 -- attribute_length 0002 -- max_stack 0001 -- max_locals 0000 0009 -- code_length b2 00 02 12 03 b6 00 04 b1 -- code[] 0000 -- exception_table_length 0001 -- attributes_count 000a -- attribute_name_index 0000 000a -- attribute_length 00 02 00 00 00 04 00 08 00 05 -- [methods END]

आइए तरीकों की संरचना का अधिक विस्तार से विश्लेषण करें:

access_flags

संशोधक मुखौटा। तालिका 4.5 विधि का उपयोग और संपत्ति के झंडे

झंडे का नाम	मूल्य	व्याख्या
`ACC_PUBLIC`	0x0001	घोषित `public` ; इसके पैकेज के बाहर से पहुँचा जा सकता है।
`ACC_PRIVATE`	0x0002	घोषित `private` ; केवल परिभाषित कक्षा के भीतर पहुंच योग्य।
`ACC_PROTECTED`	0x0004	`protected` घोषित; उपवर्गों में पहुँचा जा सकता है।
`ACC_STATIC`	0x0008	घोषित किया गया `static` ।
`ACC_FINAL`	0x0010	घोषित `final` ; ओवरराइड नहीं किया जाना चाहिए ( .45.4.5 )।
`ACC_SYNCHRONIZED`	0x0020	घोषित `synchronized` ; मंगलाचरण एक मॉनिटर उपयोग द्वारा लपेटा जाता है।
`ACC_BRIDGE`	0x0040	एक पुल विधि, संकलक द्वारा उत्पन्न।
`ACC_VARARGS`	0x0080	तर्कों की चर संख्या के साथ घोषणा की।
`ACC_NATIVE`	0x0100	घोषित `native` ; जावा के अलावा किसी अन्य भाषा में लागू किया गया।
`ACC_ABSTRACT`	0x0400	घोषित `abstract` ; कोई कार्यान्वयन प्रदान नहीं किया गया है।
`ACC_STRICT`	0x0800	घोषित `strictfp` ; फ्लोटिंग-पॉइंट मोड एफपी-सख्त है।
`ACC_SYNTHETIC`	0x1000	घोषित सिंथेटिक; स्रोत कोड में मौजूद नहीं है।

जैसा कि हम बायटेकोड से देख सकते हैं, public Main(); विधि में public Main(); (कंस्ट्रक्टर) मास्क 0001 , जिसका अर्थ है ACC_PUBLIC ।

अब चलो main विधि को स्वयं इकट्ठा करने का प्रयास करते हैं। यहाँ वह है:

जनता - ACC_PUBLIC - 0x0001
स्थैतिक - ACC_STATIC - 0x0008
स्ट्रिंग ... args - ACC_VARARGS - 0x0080

हम मुखौटा इकट्ठा करते हैं: 0x0001 + 0x0008 + 0x0080 = 0x0089 । तो हमें access_flag मिला

वैसे, ACC_VARARGS यहां वैकल्पिक है, इस अर्थ में कि अगर हम
इस्तेमाल किया स्ट्रिंग [] स्ट्रिंग के बजाय args ... args, तो यह ध्वज नहीं होगा

name_index

निरंतर पूल में विधि का नाम पता ( CONSTANT_Utf8_info )। यहां यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि निर्माता का नाम मुख्य नहीं है, लेकिन <init> , सेल # 7 में स्थित है।

अध्याय 2.9 विशेष विधियों में <init> और <clinit> बारे में अधिक जानें

descriptor_index

मोटे तौर पर, यह एक विधि संभाल को इंगित करने वाला एक पता है। इस डिस्क्रिप्टर में रिटर्न वैल्यू का प्रकार और उसके हस्ताक्षर का प्रकार होता है।

इसके अलावा, JVM व्याख्या किए गए संक्षिप्ताक्षरों का उपयोग करता है:

बेस टाइप चरित्र	टाइप	व्याख्या
`B`	`byte`	बाइट पर हस्ताक्षर किए
`C`	`char`	यूनीफ़ -16 के साथ एनकोडेड बेसिक बहुभाषी प्लेन में यूनिकोड वर्ण कोड पॉइंट
`D`	`double`	डबल-सटीक फ़्लोटिंग-पॉइंट मान
`F`	`float`	एकल-सटीक फ़्लोटिंग-पॉइंट मान
`I`	`int`	पूर्णांक
`J`	`long`	लंबे पूर्णांक
`L` क्लासनेम `;`	`reference`	क्लास क्लासनाम का एक उदाहरण
`S`	`short`	अल्प हस्ताक्षर किए
`Z`	`boolean`	`true` या `false`
`[`	`reference`	एक सरणी आयाम

सामान्य तौर पर, यह इस तरह दिखता है:

  ( ParameterDescriptor* ) ReturnDescriptor

उदाहरण के लिए, निम्न विधि:

  Object method(int i, double d, Thread t) {..}

के रूप में प्रतिनिधित्व किया जा सकता है

  (IDLjava/lang/Thread;)Ljava/lang/Object

असल में, I int , D double , और Ljava/lang/Thread; मानक java.lang लाइब्रेरी से क्लास Thread ।

अगला, ऐसी विशेषताएं हैं जिनकी अपनी संरचना भी है।

लेकिन सबसे पहले, हमेशा की तरह, इसका attributes_count गणना है

फिर अध्याय 4.7 की विशेषताओं में वर्णित संरचना के साथ खुद को विशेषताएँ

  attribute_info { u2 attribute_name_index; u4 attribute_length; u1 info[attribute_length]; }

attribute_name_index

एक विशेषता नाम निर्दिष्ट करता है। हमारे मामले में, दोनों विधियों में एक Code । विशेषताएँ एक अलग बड़ा विषय है जिसमें आप विनिर्देश द्वारा अपनी विशेषताओं को भी बना सकते हैं। लेकिन अभी के लिए, हमें पता होना चाहिए कि CONSTANT_Utf8_info संरचना के साथ निरंतर पूल में पता करने के लिए CONSTANT_Utf8_info केवल इंगित करता है

attribute_length

इसमें विशेषता की लंबाई समाहित है, जिसमें attribute_name_index और attribute_length शामिल नहीं है

जानकारी

इसके बाद, हम Code संरचना का उपयोग करेंगे, क्योंकि विशेषता_name_index के मूल्य में हमने Code स्थिरांक के पूल में मूल्य को इंगित किया है।

और पढ़ें: अध्याय 4.7.3 कोड विशेषता

यहाँ इसकी संरचना है:

  Code_attribute { u2 attribute_name_index; u4 attribute_length; u2 max_stack; u2 max_locals; u4 code_length; u1 code[code_length]; u2 exception_table_length; { u2 start_pc; u2 end_pc; u2 handler_pc; u2 catch_type; } exception_table[exception_table_length]; u2 attributes_count; attribute_info attributes[attributes_count]; }

max_stack

मुझे ऐसा लगता है कि इस विशेषता का नाम उपसर्ग अधिकतम होने के कारण भ्रामक हो सकता है। वास्तव में, यह ऑपरेशन को पूरा करने के लिए आवश्यक न्यूनतम स्टैक आकार है। खैर, यह नाम तर्क पर ले जाता है, यह कहने के लिए कि ऑपरेशन के दौरान पहुंचने वाले अधिकतम स्टैक आकार।

सीधे शब्दों में कहें, JVM ऑपरेंड स्टैक के लिए जगह आवंटित करेगा। वहां आप एक मूल्य निर्दिष्ट कर सकते हैं जो आवश्यक से बड़ा है, लेकिन इस विशेषता में एक मूल्य को परिभाषित करने से आवश्यकता से कम त्रुटि हो सकती है।

स्टैक के विषय पर, आप " जावा दुनिया के संदर्भ में स्टैक और ढेर पर " या " जेवीवी इंटरनेशनल " में पढ़ सकते हैं

max_locals

स्थानीय चर का अधिकतम आकार

आप JVM के कोर पर या उसी JVM इंटर्नल में Mastering Java Bytecode में स्थानीय चर के साथ परिचित हो सकते हैं

code_length

कोड का आकार जो विधि के अंदर निष्पादित किया जाएगा

कोड []

प्रत्येक कोड कुछ निर्देश की ओर इशारा करता है। optcode के सहसंबंधों की optcode और optcode साथ आदेशों को विकिपीडिया - जावा बाइटकोड निर्देश सूचियों या पुस्तक के अंत में विनिर्देशन में पाया जा सकता है।

उदाहरण के लिए, हमारे निर्माता को लें:

  -- public Main(); 0001 --access_flags 0007 -- name_index 0008 -- descriptor_index 0001 -- attributes_count -- attribute_info 0009 -- attribute_name_index (Code) 0000 001d - attribute_length 00 01 -- max_stack 00 01 -- max_locals 00 00 00 05 -- code_length 2a b7 00 01 b1 -- code[] 0000 -- exception_table_length 0001 -- attributes_count; 00 0a -- attribute_name_index 0000 0006 -- attribute_length 00 01 00 00 00 01

यहां हम अपना कोड पा सकते हैं:

  2a b7 00 01 b1

हम तालिका में आदेशों की तलाश करते हैं और तुलना करते हैं:

  2a - aload_0 b7 0001 - invokespecial #1 b1 - return

इन आदेशों का वर्णन यहां भी पाया जा सकता है: अध्याय 4.10.1.9। जाँच के निर्देश टाइप करें

exception_table_length

अपवाद_table में तत्वों की संख्या निर्दिष्ट करता है। हमारे पास अपवाद हुक नहीं हैं, इसलिए हम इसे पार्स नहीं करेंगे। लेकिन आप इसके अलावा अध्याय 4.7.3 कोड विशेषता को पढ़ सकते हैं

अपवाद_रूप []

इसकी निम्न संरचना है:

  { u2 start_pc; u2 end_pc; u2 handler_pc; u2 catch_type; }

सरल बनाने के लिए, आपको उस कोड की शुरुआत, अंत ( start_pc , end_pc ) handler_pc होगा जिसे handler_pc हैंडल करेगा और catch_type अपवाद catch_type

attributes_count

Code में विशेषताओं की संख्या

विशेषताएँ []

गुण अक्सर विश्लेषक या डीबगर्स द्वारा उपयोग किए जाते हैं।

बाइटकोड उपकरण

यह वह विषय नहीं है जो इस लेख से संबंधित है, लेकिन अभी भी अप्रत्यक्ष रूप से इससे संबंधित है।

बाइटकोड के साथ काम करने के लिए बहुत सारे उपकरण हैं। यहाँ मैं Apache Commons से बाइट कोड इंजीनियरिंग लाइब्रेरी (BCEL) की समीक्षा करना चाहूंगा।

शुरू करने के लिए, इसका उपयोग करके हम कुछ बाइटकोड विशेषताओं को प्राप्त कर सकते हैं:

  // read file from resources/complied/ClassA.class InputStream inputStream = ClassParserExample.class.getResourceAsStream("/compiled/ClassA.class"); if (inputStream == null) throw new FileNotFoundException(); ClassParser parser = new ClassParser(inputStream, "ClassA.class"); JavaClass clazz = parser.parse(); final String HEX_BYTECODE = getHex(clazz.getBytes()); System.out.println("Hex bytecode: "); System.out.println(HEX_BYTECODE); System.out.println(); final String MINOR_VER = getHex(clazz.getMinor()); final String MAJOR_VER = getHex(clazz.getMajor()); final String CONSTANT_POOL = getHex(clazz.getConstantPool().getConstantPool()); final String ACCESS_FLAGS = getHex(clazz.getAccessFlags()); final String THIS_CLASS = getHex(clazz.getClassName().getBytes()); final String SUPER_CLASS = getHex(clazz.getSuperClass().getBytes()); final String INTERFACES = getHex(clazz.getInterfaces()); final String FIELDS = getHex(clazz.getFields()); final String METHODS = getHex(clazz.getMethods()); final String ATTRIBUTES = getHex(clazz.getAttributes());

पूर्ण कोड सूची

 import org.apache.bcel.classfile.*; import org.apache.commons.codec.binary.Hex; import java.io.*; public class ClassParserExample { public static void main(String... args) throws IOException, ClassNotFoundException { // read file from resources/complied/ClassA.class InputStream inputStream = ClassParserExample.class.getResourceAsStream("/compiled/ClassA.class"); if (inputStream == null) throw new FileNotFoundException(); ClassParser parser = new ClassParser(inputStream, "ClassA.class"); JavaClass clazz = parser.parse(); final String HEX_BYTECODE = getHex(clazz.getBytes()); System.out.println("Hex bytecode: "); System.out.println(HEX_BYTECODE); System.out.println(); final String MINOR_VER = getHex(clazz.getMinor()); final String MAJOR_VER = getHex(clazz.getMajor()); final String CONSTANT_POOL = getHex(clazz.getConstantPool().getConstantPool()); final String ACCESS_FLAGS = getHex(clazz.getAccessFlags()); final String THIS_CLASS = getHex(clazz.getClassName().getBytes()); final String SUPER_CLASS = getHex(clazz.getSuperClass().getBytes()); final String INTERFACES = getHex(clazz.getInterfaces()); final String FIELDS = getHex(clazz.getFields()); final String METHODS = getHex(clazz.getMethods()); final String ATTRIBUTES = getHex(clazz.getAttributes()); System.out.println( "minor: " + MINOR_VER ); // 0 System.out.println( "major: " + MAJOR_VER ); // 34 System.out.println( "constant pool: " + CONSTANT_POOL); // not correctly System.out.println( "access flags: " + ACCESS_FLAGS ); // 21 System.out.println( "this class: " + THIS_CLASS ); System.out.println( "super class: " + SUPER_CLASS ); // Object System.out.println( "interfaces: " + INTERFACES ); // <empty> System.out.println( "fields: " + FIELDS ); // <empty> System.out.println( "methods: " + METHODS ); // one method: psvm hello world System.out.println( "attributes: " + ATTRIBUTES ); // 536f7572636546696c65 - I think it's instructions for Java tools } private static String getHex(byte[] bytes){ return Hex.encodeHexString(bytes); } private static String getHex(int intNum){ return Integer.toHexString(intNum); } private static String getHex(Constant[] constants){ if (constants == null) return null; StringBuilder sb = new StringBuilder(); for (Constant c : constants){ if (c == null) continue; sb.append(getHex(c.getTag())).append(" "); } return sb.toString(); } private static String getHex(JavaClass[] clazzes){ if (clazzes == null) return null; StringBuilder sb = new StringBuilder(); for (JavaClass c : clazzes){ sb.append(getHex(c.getClassName().getBytes())).append(" "); } return sb.toString(); } private static String getHex(Field[] fields){ if (fields == null) return null; StringBuilder sb = new StringBuilder(); for (Field c : fields){ sb.append(getHex(c.getName().getBytes())).append(" "); } return sb.toString(); } private static String getHex(Method[] methods){ if (methods == null) return null; StringBuilder sb = new StringBuilder(); for (Method c : methods){ sb.append(getHex(c.getName().getBytes())).append(" "); } return sb.toString(); } private static String getHex(Attribute[] attributes){ if (attributes == null) return null; StringBuilder sb = new StringBuilder(); for (Attribute c : attributes){ sb.append(getHex(c.getName().getBytes())).append(" "); } return sb.toString(); } } /* Class A: public class ClassA { public static void main(String[] args) { System.out.println("Hello world"); } } */ /* Class A bytecode: cafe babe 0000 0034 0022 0a00 0600 1409 0015 0016 0800 170a 0018 0019 0700 1a07 001b 0100 063c 696e 6974 3e01 0003 2829 5601 0004 436f 6465 0100 0f4c 696e 654e 756d 6265 7254 6162 6c65 0100 124c 6f63 616c 5661 7269 6162 6c65 5461 626c 6501 0004 7468 6973 0100 1d4c 636f 6d2f 6170 706c 6f69 6478 7878 2f70 6172 7365 2f43 6c61 7373 413b 0100 046d 6169 6e01 0016 285b 4c6a 6176 612f 6c61 6e67 2f53 7472 696e 673b 2956 0100 0461 7267 7301 0013 5b4c 6a61 7661 2f6c 616e 672f 5374 7269 6e67 3b01 000a 536f 7572 6365 4669 6c65 0100 0b43 6c61 7373 412e 6a61 7661 0c00 0700 0807 001c 0c00 1d00 1e01 000b 4865 6c6c 6f20 776f 726c 6407 001f 0c00 2000 2101 001b 636f 6d2f 6170 706c 6f69 6478 7878 2f70 6172 7365 2f43 6c61 7373 4101 0010 6a61 7661 2f6c 616e 672f 4f62 6a65 6374 0100 106a 6176 612f 6c61 6e67 2f53 7973 7465 6d01 0003 6f75 7401 0015 4c6a 6176 612f 696f 2f50 7269 6e74 5374 7265 616d 3b01 0013 6a61 7661 2f69 6f2f 5072 696e 7453 7472 6561 6d01 0007 7072 696e 746c 6e01 0015 284c 6a61 7661 2f6c 616e 672f 5374 7269 6e67 3b29 5600 2100 0500 0600 0000 0000 0200 0100 0700 0800 0100 0900 0000 2f00 0100 0100 0000 052a b700 01b1 0000 0002 000a 0000 0006 0001 0000 0006 000b 0000 000c 0001 0000 0005 000c 000d 0000 0009 000e 000f 0001 0009 0000 0037 0002 0001 0000 0009 b200 0212 03b6 0004 b100 0000 0200 0a00 0000 0a00 0200 0000 0800 0800 0900 0b00 0000 0c00 0100 0000 0900 1000 1100 0000 0100 1200 0000 0200 13 */ /* Assembled code: Classfile /C:/java/BCEL/src/main/resources/compiled/ClassA.class Last modified 08.12.2019; size 563 bytes MD5 checksum bcd0198f6764a1dc2f3967fef701452e Compiled from "ClassA.java" public class com.apploidxxx.parse.ClassA minor version: 0 major version: 52 flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER Constant pool: #1 = Methodref #6.#20 // java/lang/Object."<init>":()V #2 = Fieldref #21.#22 // java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream; #3 = String #23 // Hello world #4 = Methodref #24.#25 // java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V #5 = Class #26 // com/apploidxxx/parse/ClassA #6 = Class #27 // java/lang/Object #7 = Utf8 <init> #8 = Utf8 ()V #9 = Utf8 Code #10 = Utf8 LineNumberTable #11 = Utf8 LocalVariableTable #12 = Utf8 this #13 = Utf8 Lcom/apploidxxx/parse/ClassA; #14 = Utf8 main #15 = Utf8 ([Ljava/lang/String;)V #16 = Utf8 args #17 = Utf8 [Ljava/lang/String; #18 = Utf8 SourceFile #19 = Utf8 ClassA.java #20 = NameAndType #7:#8 // "<init>":()V #21 = Class #28 // java/lang/System #22 = NameAndType #29:#30 // out:Ljava/io/PrintStream; #23 = Utf8 Hello world #24 = Class #31 // java/io/PrintStream #25 = NameAndType #32:#33 // println:(Ljava/lang/String;)V #26 = Utf8 com/apploidxxx/parse/ClassA #27 = Utf8 java/lang/Object #28 = Utf8 java/lang/System #29 = Utf8 out #30 = Utf8 Ljava/io/PrintStream; #31 = Utf8 java/io/PrintStream #32 = Utf8 println #33 = Utf8 (Ljava/lang/String;)V { public com.apploidxxx.parse.ClassA(); descriptor: ()V flags: ACC_PUBLIC Code: stack=1, locals=1, args_size=1 0: aload_0 1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."<init>":()V 4: return LineNumberTable: line 6: 0 LocalVariableTable: Start Length Slot Name Signature 0 5 0 this Lcom/apploidxxx/parse/ClassA; public static void main(java.lang.String[]); descriptor: ([Ljava/lang/String;)V flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC Code: stack=2, locals=1, args_size=1 0: getstatic #2 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream; 3: ldc #3 // String Hello world 5: invokevirtual #4 // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V 8: return LineNumberTable: line 8: 0 line 9: 8 LocalVariableTable: Start Length Slot Name Signature 0 9 0 args [Ljava/lang/String; } SourceFile: "ClassA.java */

, (, Jasmin) -.

, Jasmin . , , , JVM -.

Hello World

 .bytecode 52.0 .source Main.j .class public Main .super java/lang/Object .method public static main([Ljava/lang/String;)V .limit stack 2 .limit locals 2 getstatic java/lang/System/out Ljava/io/PrintStream; ldc "Hello world!" invokevirtual java/io/PrintStream.println(Ljava/lang/String;)V return .end method

 ; ClassCreating.j .bytecode 52.0 .source ClassCreating.java .class public ClassCreating .super java/lang/Object .method public <init>()V .limit stack 1 .limit locals 1 .line 1 0: aload_0 1: invokespecial java/lang/Object/<init>()V 4: return .end method .method public static main([Ljava/lang/String;)V ; Flag ACC_VARARGS set, see JVM spec .limit stack 2 .limit locals 3 .line 3 0: new java/lang/String 3: dup 4: invokespecial java/lang/String/<init>()V 7: astore_1 .line 4 8: new ClassCreating 11: dup 12: invokespecial ClassCreating/<init>()V 15: astore_2 .line 5 16: aload_2 17: invokevirtual ClassCreating/sayHello()V .line 6 20: return .end method .method public sayHello()V .limit stack 2 .limit locals 1 .line 9 0: getstatic java/lang/System/out Ljava/io/PrintStream; 3: ldc "Hello, User!" 5: invokevirtual java/io/PrintStream/println(Ljava/lang/String;)V .line 10 8: return .end method

Hello World

- : gist.github

साहित्य का इस्तेमाल किया

The Java Virtual Machine Specification — docs.oracle

JVM के लिए बाइटकोड से हैलो वर्ल्ड

बाइटकोड उपकरण

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