Aufbau der CLASS-Datei

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Übersicht: CLASS-Datei

Überblick
Konstantenpool
Feld- und Methodeninformationen
Attribute

Überblick

Das Java-Classfile-Format besteht aus folgenden Komponenten, in der angegebenen Reihenfolge:

"Magic Number" 0xCAFEBABE
Diese 4 Byte dienen dazu, schneller eine Entscheidung treffen zu können, ob es sich bei einer Datei um eine gültige Java-Klasse handelt (natürlich ist das Vorhandensein dieser Codefolge keine hinreichende, aber eine notwendige Bedingung)
Versionsnummer des Dateiformats
Nicht die Versionsnummer von Java, sondern die des Class-File-Formats.
Konstantenpool (siehe unten)
Flags (public, final, interface, abstract)
this_class: Eine Referenz auf den Eintrag der aktuellen Klasse im Konstantenpool
super_class: Eine Referenz auf die Elternklasse im Konstantenpool
Liste von Referenzen auf alle implementierten Schnittstellen im Konstantenpool
Alle Felder der Klasse (siehe unten)
Alle Methoden der Klasse (siehe unten)
Attribute (siehe unten)

Konstantenpool

Der Konstantenpool beinhaltet sämtliche Konstanten einer Klasse sowie symbolische Referenzen auf alle verwendeten Klassen, Methoden und Felder. Er besitzt folgende Arten von Inhalten:

`CONSTANT_Utf8`	Ein UTF8-codierter Unicode-String
`CONSTANT_Integer`	Ein `int`-Wert
`CONSTANT_Float`	Ein `float`-Wert
`CONSTANT_Long`	Ein `long`-Wert
`CONSTANT_Double`	Ein `double`-Wert
`CONSTANT_Class`	Eine Referenz auf einen `CONSTANT_Utf8`-Eintrag, der einen voll qualifizierten Klassen- oder Schnittstellennamen enthält
`CONSTANT_String`	Eine Referenz auf einen `CONSTANT_Utf8`-Eintrag, der eine Stringkonstante enthält
`CONSTANT_NameAndType`	Zwei Referenzen auf `CONSTANT_Utf8`-Einträge, von denen der erste einen Namen und der zweite einen Typ enthält
`CONSTANT_Fieldref`	Eine Referenz auf einen `CONSTANT_Class`-Eintrag, sowie eine auf einen `CONSTANT_NameAndType`-Eintrag, der Name und Typ eines Feldes der referenzierten Klasse enthält
`CONSTANT_Methodref`	Eine Referenz auf einen `CONSTANT_Class`-Eintrag, sowie eine auf einen `CONSTANT_NameAndType`-Eintrag, der Name und Typ (Rückgabewert plus Parameter) einer Methode der referenzierten Klasse enthält
`CONSTANT_InterfaceMethodref`	Eine Referenz auf einen `CONSTANT_Class`-Eintrag, sowie eine auf einen `CONSTANT_NameAndType`-Eintrag, der Name und Typ (Rückgabewert plus Parameter) einer Methode der referenzierten Schnittstelle enthält

Feld- und Methodeninformationen

An dieser Stelle stehen in der Datei für jedes Feld und jede Methode jeweils folgende Informationen:

Flags (public, private, protected, etc.)
Name (Referenz auf ein CONSTANT_Utf8-Feld)
Typ (Referenz auf ein CONSTANT_Utf8-Feld)
Attribute (siehe unten)

Attribute

Attribute können sowohl bei Klassen als auch bei Feldern und Methoden sowie als Unterbestandteil des Attributs 'Code' (siehe unten) vorkommen. Jede Art von Attribut ist durch ihren Namen eindeutig definiert und kann einen beliebigen Inhalt haben.
Programmierer von Java-Compilern können beliebige eigene Attribute einführen, müssen sich dafür aber bei der Namensgebung an Suns "Reverse Domain Name"-Notation halten (Beispiel: de.fh-wedel.beispielattribut). Dabei darf die Ausführung des Programms nicht von diesem Programm abhängig sein - das heißt, auf einer VM, die dieses Attribut nicht kennt (trifft eine VM auf ein ihr unbekanntes Attribut, muss sie es ignorieren), muss das Programm trotzdem genau das tun, was von ihm erwartet wird.
Ein Beispiel für ein solches Attribut wäre z.B. eines, welches die Version des Compilers enthält, mit dem es compiliert wurde.

Attribute, die von allen VMs erkannt werden müssen, sind folgende:

Code

Dieses Attribut muss in jeder nichtabstrakten Methode vorhanden sein. Es beinhaltet für jede dieser Methoden folgende Informationen:

Benötigte Größe des Operanden-Stacks
Anzahl der lokalen Variablen
Bytecode der Methode
Exception-Tabelle
Attribute (LineNumberTable und LocalVariableTable)

Eine Exception-Tabelle beinhaltet sämtliche Informationen für Exception-Behandlungen einer Methode. Jede Zeile einer Exception-Tabelle enthält folgende Informationen:

start_pc Offset relativ zum Methodenanfang; Startpunkt der Gültigkeit des Exception-Handlers
end_pc Offset relativ zum Methodenanfang; Endpunkt der Gültigkeit des Exception-Handlers
handler_pc Adresse des Startpunkts des Exception-Handlers (catch-Statement)
catch_type Referenz auf den Eintrag im Konstantenpool, der die zu fangende Exception darstellt

ConstantValue

Dieses Attribut ist nur für statische Felder gültig. Wird ein Feld mit einem konstanten Wert definiert, so schreibt der Compiler den Wert dieses Feldes in dieses Attribut.

Exceptions

Das Attribut "Exceptions" enthält eine Liste aller Exceptions, die eine Methode nach außen hin werfen kann in Form von Referenzen auf den Konstantenpool.

InnerClasses

Das Attribut "InnerClasses" enthält Namen und Flags aller Klassen, die Member-Klassen der aktuellen Klasse sind.

Synthetic

Das Vorhandensein des Attributs "Synthetic", welches keine eigenen Eigenschaften hat (also die Funktion eines Flags erfüllt), zeigt, dass das Feld, die Methode oder die Klasse, bei der es steht, nicht vom Programmierer sondern vom Compiler generiert wurde.

Weitere von Sun definierte Standard-Attribute, die aber nicht zwangsläufig erkannt werden müssen, sind:

Deprecated

Das Attribut "Deprecated" hat keine Eigenschaften, es erfüllt also die Funktion eines Flags. Ein Compiler kann dieses Attribut, welches sowohl in Klassen als auch in Feldern und Methoden vorkommen kann, verwenden, um darauf hinzuweisen, dass der Programmierer ein Element der API verwendet, welches offiziell nicht mehr verwendet werden sollte.

LineNumberTable

Dieses Attribut, welches als Unterattribut von "Code" vorkommen kann, kann die VM für Fehlermeldungen verwenden - es enthält die Information, aus welcher Quellcodezeile welche Stücke des Bytecodes ursprünglich stammten.

LocalVariableTable

Dieses Attribut assoziiert lokale Variablen (welche in der Class-Datei keine Namen mehr haben, sondern nur über einen Index identifiziert werden) mit ihren ursprünglichen Namen (als UTF8-Einträge im Konstantenpool). Es ist ebenfalls dazu gedacht, aussagekräftige Fehlermeldungen zu erzeugen.

SourceFile

Das Attribut "SourceFile" identifiziert einen UFT8-Eintrag im Konstantenpool, der den Original-Dateinamen, aus dem die Klasse generiert wurde, enthält.

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