无关性的基石

Sun公司及其他虚拟机提供商发布了许多可以运行在各种不同平台上的虚拟机，这些虚拟机都可以载入和执行同一种平台无关的字节码，从而实现程序的“一次编写，到处运行”。各种不同平台的虚拟机与所有平台都统一使用的程序存储格式-字节码(ByteCode)是构成平台无关性的基石。

实现语言无关性的基础仍然是虚拟机和字节码存储格式，使用Java编译器可以把Java代码编译为存储字节码的Class文件，使用JRuby等其他语言的编译器一样可以把程序代码编译成Class文件，虚拟机不关心Class的来源是什么语言，只要它符合Class文件应有的结构就可以在Java虚拟机中运行。

Java语言中的各种变量、关键字和运算符号的语义最终都是由多条字节码命令组合而成的，因此字节码命令所能提供的语义描述能力肯定会比Java语言本身更强大。因此，有一些Java语言本身无法有效支持的语言特性并不代表字节码本身无法有效支持，这也为其他语言实现一些有别于Java的语言特性提供了基础。

Class 类文件的结构

Class文件是一组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紧凑地排列在Class文件之中，中间没有添加任何分隔符，这使得整个Class文件中存储的内容几乎全部都是程序运行的必要数据，没有空隙存在。当遇到需要占用8位字节以上空间的数据项时，则会按照高位在前的方式分割成若干个8位字节进行存储。Class文件格式采用一种类似于C语言结构体的伪结构来存储的，这种伪结构中只有两种数据类型：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个字节的无符号数，无符号数可以用来描述数字、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其他表作为数据项构成的复合数据类型，所有表都习惯性地以“_info”结尾。表用于描述有层次关系的复核结构的数据，整个Class文件本质上就是一张表，它是由下表所示的数据项构成的：

无论是无符号数还是表，当需要描述同一类型但数量不定的多个数据时，经常会使用一个前置的容量计数器加若干个连续的数据项的形式，这时候称这一系列连续的某一类型的数据为某一类型的集合。

Class 的结构不像XML 等描述语言，由于它没有任何分隔符号， 所以在表6-1 中的数据项，无论是顺序还是数扯，甚至于数据存储的字节序(Byte Ordering, Class 文件中字节序为Big-Endian) 这样的细节，都是被严格限定的，哪个字节代表什么含义，长度是多少，先后顺序如何，都不允许改变。

1. 魔数与Class文件的版本

每个Class文件的头4个字节称为魔数（Magic Number），它的唯一作用是用于确定这个文件是否为一个能被虚拟机接受的Class文件。很多文件存储标准中都是用魔数来进行身份识别，譬如图片格式，如gif或jpeg等在文件头中都存有魔数。使用魔数而不是扩展名来进行识别主要是基于安全考虑，因为文件扩展名可以很随意地被改动。文件格式的制定者可以自由地选择魔数值，只要这个魔数值还没有被广泛用过而且不会引起混淆即可。Class文件的魔数值为：0xCAFEBABE(咖啡宝贝？)。

紧接着魔数的4个字节存储的是Class文件的版本号：第5和第6个字节是次版本号（Minor Version）,第7个和第8个字节是主版本号（Major Version）。Java的版本号是从45开始的，JDK1.1之后的每个JDK大版本发布主版本号向上加1（JDK1.0–1.1使用了45.0–45.3的版本号），高版本的JDK能向下兼容以前版本的Class文件，但不能运行以后版本的Class文件，即时文件格式并未发生变化。

2. 常量池

紧接着主次版本号之后的是常量池入口，常量池是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，同时它还是在Class文件中第一个出现的表类型的数据项目。

由于常量池中常量数量不固定，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（constant_pool_count）。这个容量计数是从1而不是0开始的。常量池容量（偏移地址：0x00000008）为十六进制数0x0016，即十进制的22，这就代表常量池中有21项常量，索引值为1–21。制定Class文件格式规范时，将第0项常量空出来是有特殊考虑的，这样做是为了满足后面某些指向常量池的索引值的数据在特定情况下需要表达“不引用任何一个常量池项目”的意思，这种情况就可以把索引值置为0来表示。Class文件结构中只有常量池的容量计数是从1开始的，对于其他集合类型，包括接口索引集合、字段表集合、方法表集合等的容量技术都与一般习惯相同，是从0开始的。

常量池中主要存放两大类常量：字面量（Literal）和符号引用（Symbolic References）。字面量比较接近于Java语言层面的常量概念，如文本字符串、被声明为final的常量值等。而符号引用则属于编译原理方面的概念，包括下面三类常量：

1. 类和接口的全限定名（Fully Qualified Name）
2. 字段的名称和描述符（Descriptor）
3. 方法的名称和描述符

Java代码在进行Javac编译的时候，并不像C和C++那样有“连接”这一步骤，而是在虚拟机加载Class文件的时候进行动态连接。也就是说，在Class文件中不会保存各个方法和字段的最终内存布局信息，因此这些字段和方法的符号引用不经过转换的话是无法直接被虚拟机使用的。当虚拟机运行时，需要从常量池获得对应的符号引用，再在类创建时或运行时解析并翻译到具体的内存地址中。

常量池中每一项常量都是一个表，共有14种结构各不相同的表结构数据，这14种表都有一个共同的特点，就是表开始的第一位是一个u1类型的标志位，代表当前这个常量属于哪种常量类型，14种常量类型所代表的具体含义如下表：

之所以说常量池是最繁琐的数据，是因为这11种常量类型各自均有自己的结构。

3. 访问标志

常量池结束后，紧接着的2个字节代表访问标志（access_flags），这个标志用于识别一些类或借口层次的访问信息，包括：这个Class是类还是接口；是否定义为public类型；是否定义为abstract类型；如果是类的话，是否被声明为final等；access_flags中一共有16个标志位可以使用，当前只定义了其中8个，没有用到的标志位要求一律为0.

4. 类索引、父类索引与接口索引集合

类索引（this_class）和父类索引（super_class）都是一个u2类型的数据，而接口索引集合（interfaces）是一组u2类型的数据的集合，Class文件由这三项数据来确定这个类的继承关系。

类索引用于确定这个类的全限定名，父类索引用于确定这个类的父类的全限定名。由于Java语言不允许多重继承，所以父类索引只有一个，除了java.lang.Object之外，所有的Java类都有父类，因此除了java.lang.Object外，所有Java类的父类索引都不为0。接口索引集合就用来描述这个类实现了哪些接口，这些被实现的接口将按implements语句（如果这个类本身是一个接口，则应当是extends语句）后的接口顺序从左到右排列在接口的索引集合中。

类索引、父类索引和接口索引集合都按顺序排列在访问标志之后，类索引和父类索引用两个u2类型的索引值表示，它们各自指向一个类型为CONSTANT_Class_info的类描述符常量，通过CONSTANT_Class_info类型的常量中的索引值可以找到定义在CONSTANT_Utf8_info类型的常量中的全限定名字符串。

对于接口索引集合，入口的第一项—u2类型的数据为借口计数器（interfaces_count），表示索引表的容量。如果该类没有任何借口，那么该计数器值为0，后面的接口的索引表不再占用任何字节。

5. 字段表集合

字段表（field_info）用于描述接口或类中声明的变量。字段（field）包括了类级变量或实例级变量，但不包括在方法内部声明的变量。

java中描述一个字段可以包含的信息：字段的作用域（public、private、protected修饰符）、是类级变量还是实例级变量（static修饰符）、可变性（final）、并发可见性（volatile修饰符，是否强制从主内存读写）、可否序列化（transient修饰符）、字段数据类型（基本类型、对象、数组）、字段名称。这些信息中，各个修饰符都是布尔值，要么有某个修饰符，要么没有，很适合使用标志位来表示。而字段叫什么名字、字段被定义为什么数据类型，这些都是无法固定的，只能引用常量池中的常量来描述。

字段修饰符放在access_flags 项目中，它与类中的 access_flags 项目是非常类似的，都是一个 u2 的数据类型，其中可以设置的标志位和含义见表

很明显，在实际情况中，ACC_PUBLIC、ACC_PRIVATE、ACC_PROTECTED 三个标志最多只能选择其一，ACC_FINAL、ACC_VOLATILE 不能同时选择。接口之中的字段必须有 ACC_PUBLIC、ACC_STATIC、ACC_FINAL 标志，这些都是由 Java 本身的语言规则所决定的。

跟随access_flags标志的是两个索引值：name_index和descriptor_index。它们都是对常量池的引用，分别代表着字段的简单名称及字段和方法的描述符。

• 全限定名："org/fenixsoft/clazz/TestClass"是类的全限定名，仅仅是把类全名中的“.”替换成了“/”而已，为了使连续的多个权限定名之间不产生混淆，在使用时最后一般会加入一个“;”号表示全限定名结束。
• 简单名称：指没有类型和参数修饰的方法或字段名称，例如方法inc()和字段m的简单名称分别是“inc”和“m”。
• 描述符：作用是用来描述字段的数据类型、方法的参数列表（包括数量、类型以及顺序）和返回值。根据描述符规则，基本数据类型（byte、char、double、float、int、long、short、boolean）及代表无返回值的void类型都用一个大写字符来表示，而对象类型则用字符L加对象的全限定名来表示：
  
  对于数组类型，每一维度将使用一个前置的 “［” 字符来描述，如一个定义为“java.lang.String [][]”类型的二维数组，将被记录为：“[[Ljava/lang/String;”,一个整型数组“int[]”将被记录为“[I”。

用描述符来描述方法时，按照先参数列表，后返回值的顺序描述，参数列表按照参数的严格顺序放在一组小括号“()”之内。如方法void inc()的描述符为“()V”,方法java.lang.String toString()的描述符为“()Ljava/lang/String;”,方法int indexOf(char[] source,int sourceOffset,int sourceCount,char[] targetOffset,int targetCount,int fromIndex)的描述符为“（[CII[CIII）I”。

字段表集合第一个u2 类型的数据为容器计数器fields_count。

字段表集合中不会列出从超类或者父接口中继承而来的字段，但有可能列出原本Java 代码之中不存在的字段，替如在内部类中为了保持对外部类的访问性，会自动添加指向外部类实例的字段。另外，在Java 语言中字段是无法重载的，两个字段的数据类型、修饰符不管是否相同，都必须使用不一样的名称，但是对千字节码来讲，如果两个字段的描述符不一致，那字段重名就是合法的。

6. 方法表集合

Class文件存储格式中对方法的描述与对字段的描述几乎用了完全一致的方法，方法表的结构如同字段表一样，依次包括了访问标志（access_flags）、名称索引（name_index）、描述符索引（descriptor_index）、属性表合集（attributes）。仅在访问标志和属性表集合的可选项中有所区别。

因为volatile关键字和transient关键字不能修饰方法，所以方法表的访问标志中没有了ACC_VOLATILE标志和ACC_TRANSIENT标志。相对的，synchronized、native、strictfp和abstract关键字可以修饰的方法，所以方法表的访问标志中增加了ACC_SYNCHRONIZED、ACC_NATIVE、ACC_STRICTFP和ACC_ABSTRACT标志，对于方法表，所有标志位及其取值：

方法里的 Java 代码，经过编译器编译成字节码指令后，存放在方法属性表集合中一个名为 “Code” 的属性里面，属性表作为 Class 文件格式中最具扩展性的一种数据项目，将在下一节（属性表集合）中详细讲解。

与字段表集合相对应的，如果父类方法在子类中没有被重写，方法集合中就不会出现来自父类的方法信息。但同样的，有可能会出现由编译器自动添加的方法，最经型的便是类构造器""方法和实例构造器“”方法。

在 Java 语言中，要重载（Overload）一个方法，除了要与原方法具有相同的简单名称之外，还要求必须拥有一个与原方法不同的特征签名（注：Java 代码的方法特征签名只包括方法名称、参数顺序及参数类型，而字节码的特征签名还包括方法返回值以及受查异常表），特征签名就是一个方法中各个参数在常量池中的字段符号引用的集合，也就是因为返回值不会包含在特征签名中，因此 Java 语言里面是无法仅仅依靠返回值的不同来对一个已有方法进行重载的。但是在 Class 文件格式中，特征签名的范围更大一些，只要描述符不是完全一致的两个方法也可以共存。也就是说，如果两个方法有相同的名称和特征签名，但返回值不同，那么也是可以合法共存于同一个 Class 文件中的。

7. 属性表集合

在 Class 文件、字段表、方法表都可以携带子机的属性表集合，以用于描述某些场景专有的信息。
与 Class 文件中其他的数据项目要求严格的顺序、长度和内容不同，属性表集合的限制稍微宽松了一些，不再要求各个属性表具有严格顺序，并且只要不与已有属性名重复，任何人实现的编译器都可以向属性表中写入自己定义的属性信息，Java 虚拟机运行时会忽略掉它不认识的属性。

为了能正确解析 Class 文件，《Java 虚拟机规范（第 2 版）》中预定义了 9 项虚拟机实现应当能识别的属性，而在最新的《Java 虚拟机规范（Java SE 7）》版中，预定义属性已经增加到 21 项，具体内容见表 6-13。下文中将对其中一些属性中的关键常用的部分进行讲解。

对于每个属性，它的名称需要从常量池中引用一个CONSTANT_utf8_info类型的常量类表示，而属性值的结构则是完全自定义的，只需要通过一个u4的长度属性区说明属性值所占用的位数即可．
属性表定义的结构：

7.1 Code属性

Java程序方法体中的代码经过Javac编译器处理后，最终变为字节码指令存储在Code属性内。Code属性出现在方法表的属性集合之中，但并非所有的方法表都必须存在这个属性，譬如接口或者抽象类中的方法就不存在Code属性，如果方法表有Code属性存在，那么他的结构将如下表所示。

attribute_name_index是一项指向CONSTANT_Utf8_info型常量的索引，常量值固定为“Code”，他代表了该属性的属性名称，attribute_length指示了属性值的长度，由于属性名称索引与属性长度一共为6个字节，所以属性值的长度固定为整个属性表长度减少6个字节。

max_stack代表了操作数栈（Operand Stacks）深度的最大值。在方法执行的任意时刻，操作数栈都不会超过这个深度。虚拟机运行的时候需要根据这个值分配栈帧（Stack Frame）中的操作帧深度。

max_locals代表了局部变量表所需的存储空间。在这里，max_locals的单位是Slot，Slot是虚拟机为局部变量分配内存所使用的最小单位。对于byte、char、float、int、short、boolean和returnAddress等长度不超过32位的数据类型，每个局部变量占用1个Slot，而double和long这两种64位的数据类型则需要两个Slot来存放。方法参数（包括实例方法中的隐藏参数“this”）、显式异常处理器的参数（Exception Handler Parameter，就是try-catch语句中catch块所定义的异常）、方法体中定义的局部变量都需要使用局部变量表来存放。另外，并不是在方法中用到了多少个局部变量，就把这些局部变量所占Slot之和作为max_locals的值，原因是局部变量表中的Slot可以重用，当代码执行超出一个局部变量的作用域时，这个局部变量所占的Slot可以被其他局部变量所使用，Javac编译器会根据变量的作用域来分配Slot给各个变量使用，然后计算出max_locals的大小。

code_length和code用来存储java源程序编译后生成的字节码指令。code_length代表字节码长度，code是用于存储字节码指令的一系列字节流。既然叫字节码指令，那么每个指令就是一个u1类型的单字节，当虚拟机读取到code中的一个字节码时，就可以对应找出这个字节码代表的是什么指令，并且可以知道这条指令后面是否需要跟随参数，以及参数应当如何理解。我们知道一个u1数据类型的取值范围为0x00_{0xFF，对应十进制的0}255，也就是一共可以表达256条指令，目前，Java虚拟机规范已经定义了其中约200条编码值对应的指令含义。

关于code_length，有一件值得注意的事情，虽然他是一个u4类型的长度值，理论上最大值可以达到2的32次方减1，但是虚拟机规范中明确限制了一个方法不允许超过65535条字节码指令，即他实际只使用了u2的长度，如果超过这个限制，Javac编译器也会拒绝编译。一般来讲，编写Java代码时只要不是刻意去编写一个超长的方法来为难编译器，是不太可能超过这个最大值的限制。但是，某些特殊情况，例如在编译一个很复杂的JSP文件时，某些JSP编译器会把JSP内容和页面输出的信息归并于一个方法之中，就可能因为方法生成字节码超长的原因而导致编译失败。

Code属性是Class文件中最重要的一个属性，如果把一个Java程序中的信息分为代码（Code，方法体里面的Java代码）和元数据（Metadata，包括类、字段、方法定义及其他信息）两部分，那么在整个Class文件中，Code属性用于描述代码，所有的其他数据项目都用于描述元数据。

在字节码指令之后的是这个方法的显示异常处理表（下文简称异常表）集合，异常表对于Code属性来说并不是必须存在的，如上面就没有异常表生成。

异常表的格式如下表所示，他包含4个字段，这些字段的含义为：如果当字节码在第start_pc行到end_pc行之间（不含第end_pc行）出现了类型为catch_type或者其子类的异常（catch_type为指向一个CONSTANT_Class_info型常量的索引），则转到第handler_pc行继续处理。当catch_type的值为0时，代表任意异常情况都需要转向到handler_pc处进行处理。

7.2 Exception属性

这里的 Exceptions 属性是在方法表中与 Code 属性平级的一项属性，读者不要与前面刚刚讲解完的异常表产生混淆。Exceptions 属性的作用是列举出方法中可能抛出的受检查异常（Checked Exceptions），也就是方法描述时在 throws 关键字后面列举的异常。

Exceptions属性中的number_of_exceptions项表示方法可能抛出number_of_exceptions种受查异常，每一种受查异常使用一个exception_index_table项表示，exception_index_table是一个指向常量池中CONSTANT_Class_info型常量的索引，代表了该受查异常的类型。

7.3 LineNumberTable属性

LineNumberTable属性用于描述Java源码行号与字节码行号（字节码的偏移量）之间的对应关系。他并不是运行时必须的属性，但默认生成到Class文件之中，可以在Javac中分别使用-g : none或-g : lines选项来取消或要求生成这项信息。如果选择不生成LineNumberTable属性，对程序运行产生的最主要的影响就是当抛出异常时，堆栈中将不会显示出错的行号，并且在调试程序的时候，也无法按照源码行来设置断点。LineNumberTable属性的结构见下表。

line_number_table 是一个数量为 line_number_table_length、类型为 line_number_info 的集合，line_number_info 表包括了 start_pc 和 line_number 两个 u2 类型的数据项，前者是字节码行号，后者是 Java 源码行号。

7.4 LocalVariableTable属性

LocalVariableTable属性用于描述栈帧中局部变量表中的变量与Java源码中定义的变量之间的关系，她也不是运行时必须的属性，但默认会生成到Class文件之中，可以在Javac中分别使用-g : none或-g :vars选项来取消或要求生成这项信息。如果没有生成这项属性，最大的影响就是当前其他人引用这个方法时，所有的参数名称都将会丢失，IDE将会使用诸如arg0、arg1之类的占位符代替原有的参数名，这对程序运行没有影响，但是会对代码编写带来较大不便，而且在调试期间无法根据参数名称从上下文中获得参数值。LocalVariableTable属性的结构见下表。

其中， local_variable_ info 项目代表了一个栈帧与源码中的局部变量的关联，结构见下表

start_pc和length属性分别代表了这个局部变量的生命周期开始地字节码偏移量及其作用范围覆盖的长度，两者结合起来就是这个局部变量在字节码之中的作用域范围。
name_index和descriptor_index都是指向常量池中CONSTANT_Utf8_info型常量的索引，分别代表了局部变量的名称以及这个局部变量的描述符。
index是这个局部变量在栈帧局部变量表中Slot的位置。当这个变量数据类型是64位类型时（double和long），他占用的Slot为index和index+1两个。

在JDK1.5引入泛型之后，LocalVariableTable属性增加了一个“姐妹属性”：LocalVariableTypeTable，这个新增的属性结构与LocalVariableTable非常相似，仅仅是吧记录的字段描述符的descriptor_index替换成了字段的特征签名（Signature），对于非泛型类型来说，描述符和特征签名能描述的信息是基本一致的，但是泛型引入后，由于描述符中反省的参数化类型被擦除掉，描述符就不能准确的描述泛型类型了，因此出现了LocalVariableTypeTable。

7.5 SourceFile属性

SourceFile属性用于记录生成这个Class文件的源码文件名称。这个属性也是可选的，可以分别使用Javac的-g :none或=g : source选项来关闭或要求生成这项信息。在Java中，对于大多数的类来说，类名和文件名是一致的，但是有一些特殊情况（如内部类）例外。如果不生成这项属性，当抛出异常时，堆栈中将不会显示出错代码所属的文件名。这个属性是一个定长的属性，其结构见下表。

sourcefile_index数据项是指向常量池中CONSTANT_Utf8_info型常量的索引，常量值是源码文件的文件名。

7.6 ConstantValue属性

ConstantValue属性的作用是通知虚拟机自动为静态变量赋值。只有被static关键字修饰的变量（类变量）才可以使用这项属性。类似“int x = 123”和“static int x=123”这样的变量定义在Java程序中是非常常见的事情，但虚拟机对这两种变量赋值的方法和时刻都有所不同。对于非static类型的变量（也就是实例变量）的赋值是在实例构造器方法中进行的；而对于类变量，则有两种方式可以选择：在类构造器方法中或者使用ConstantValue属性。目前Sun Javac编译器的选择是：如果同时使用final和static来修饰一个变量（按照习惯，这里称“常量”更贴切），并且这个变量的数据类型是基本类型或者java.lang.String的话，就生成ConstantValue属性来进行初始化，如果这个变量没有被final修饰，或者并非基本类型及字符串，则将会选择在方法中进行初始化。

虽然有final关键字才更符合“ConstantValue”的语义，但虚拟机规范中并没有强制要求字段必须设置了ACC_FINAL标志，只要求了有ConstantValue属性的字段必须设置ACC_STATIC标志而已，对final关键字的要求是javac编译器自己加入的限制。而对ConstantValue属性值只能限于基本类型和String，不过不认为这是什么限制，因为此属性的属性值只是一个常量池的索引号，由于Class文件格式的常量类型中只有与基本属性和字符串相对应的字面量，所以就算ConstantValue属性在想支持别的类型也无能为力。ConstantValue属性的结构见下表。

从数据结构中可以看出，ConstantValue属性是一个定长属性，他的attribute_length数据项值必须固定为2。constantvalue_index数据项代表了常量池中一个字面量常量的引用，根据字段类型的不同，字面量可以是CONSTANT_Long_info、CONSTANT_Float_info、CONSTANT_Double_info、CONSTANT_Integer_info、CONSTANT_String_info常量中的一种。

7.7 InnerClasses属性

InnerClasses属性用于记录内部类与宿主类之间的关联。如果一个类中定义了内部类，那编译器将会为他以及他所包含的内部类生成InnerClasses属性。该属性的结构见下表。

数据项number_of_classes代表需要记录多少个内部类信息，每一个内部类的信息都由一个inner_classes_info表进行描述。inner_classes_info的结构见下表。

inner_name_index是指向常量池中CONSTANT_Utf8_info型常量的索引，代表这个内部类的名称，如果是匿名内部类，那么这项值为0.
inner_class_access_flags是内部类的访问标志，类似于类的access_flags，他的取值范围见下表。

7.8 Deprecated及Synthetic属性

Deprecated和Synthetic两个属性都属于标志类型的布尔属性，只存在有和没有的区别，没有属性值的概念。

Deprecated属性用于表示每个类、字段或者方法，已经被程序作者定位不在推荐使用，他可以通过在代码中使用@deprecated注释进行设置。

Synthetic属性代表此字段或者方法并不是由Java源码直接产生的，而是由编译器自行添加的，在JDK 1.5之后，标识一个类、字段或者方法是编译器自动产生的，也可以设置他们访问标志中的ACC_SYNTHETIC标志位，其中最典型的例子就是Bridge Method。所有由非用户代码产生的类、方法及字段都应当至少设置Synthetic属性和ACC_SYNTHETIC标志位中的一项，唯一的例外是实例构造器“”方法和类构造器“”方法。

Deprecated和Synthetic属性的结构非常简单，见下表。

其中attribute_length数据项的值必须为0x00000000，因为没有任何属性值需要设置。

7.9 StackMapTable属性

StackMapTable属性在JDK 1.6发布周增加到了Class文件规范中，他是一个复杂的变长属性，位于Code属性的属性表，这个属性会在虚拟机类加载的字节码验证阶段被新类型检查验证器（Type Checker）使用，目的在于代替以前比较消耗性能的基于数据流分析的类型推导验证器。

这个类型检查验证器最初来源于Sheng Liang（听名字似乎是虚拟机团队中的华裔成员）为Java ME CLDC实现的字节码验证器。新的验证器在同样能保证Class文件合法性的前提下，省略了在运行期通过数据流分析确认字节码的行为逻辑合法性的步骤，而是在编译阶段将一系列的验证类型（Verification Types）直接记录在Class文件之中，通过检查这些验证类型代替了类型推导过程，从而大幅提升了字节码验证的性能。这个验证器在JDK 1.6中首次提供，并在JDK 1.7中强制代替原本基于类型推断的字节码验证器。

StackMapTable属性中包含零至多个栈映射栈（Stack Map Frames），每个栈映射帧都显示或隐式的代表了一个字节码偏移量，用于表示该执行到该字节码时局部变量表和操作数栈的验证类型。类型检查验证器会通过检查目标方法的局部变量和操作数栈所需要的类型来确定一段字节码指令是否符合逻辑约束。StackMapTable属性的结构见下表。

《Java虚拟机规范（Java SE 7版）》明确规定：在版本号大于或等于50.0的Class文件中，如果方法的Code属性中没有附带StackMapTable属性，那就意味着他带有一个隐式的StackMap属性。这个StackMap属性的作用等同于number_of_entries值为0的StackMapTable属性。一个方法的Code属性最多只能有一个StackMapTable属性，否则将抛出ClassFormatError异常。

7.10 Signature属性

Signature属性在JDK 1.5发布后增加到了Class文件规范之中，他是一个可选的定长属性，可以出现于类、属性表和方法表结构的属性表中。在JDK 1.5大幅增强了Java语言的语法，在此之后，任何类、接口、初始化方法或成员的泛型签名如果包含饿了类型变量（Type Variables）或参数化类型（Parameterized Types），则Signature属性会为他记录泛型签名信息。之所以要专门使用这样一个属性去记录泛型类型，是因为Java语言的泛型采用的是擦除法实现的伪泛型，在字节码（Code属性）中，泛型信息编译（类型变量、参数化类型）之后都统统被擦除掉。使用擦除法的好处是实现简单（主要修改Javac编译器，虚拟机内部只做了很少的改动）、非常容易实现Backport，运行期也能够节省一些类型所占的内存空间。但坏处是运行期就无法像C#等有真泛型支持的语言那样，将泛型类型与用户定义的普通类型同等对待，例如运行期做反射时无法获得到泛型信息。Signature属性就是为了弥补这个缺陷而增设的，现在Java的反射API能够获取泛型类型，最终的数据来源也就是这个属性。Signature属性的结构见下表。

其中signature_index项的值必须是一个对常量池的有效索引。常量池在该索引处的项必须是CONSTANT_Utf8_info结构，表示类签名、方法类型签名或字段类型签名。如果当前的Signature属性是类文件的属性，则这个结构表示类签名，如果当前的Signature属性是方法表的属性，则这个结构表示方法类型签名，如果当前Signature属性是字段表的属性，则这个结构表示字段类型签名。

7.11 BootstrapMethods属性

BootstrapMethods属性在JDK 1.7发布后增加到了Class文件规范之中，他是一个复杂的变长属性，位于类文件的属性表中。这个属性用于保存invokedynamic指令引用的引导方法限定符。《Java虚拟机规范（Java SE 7版）》规定，如果某个类文件结构的常量池中曾经出现过CONSTANT_InvokeDynamic_info类型的常量，那么这个类文件的属性表中必须存在一个明确地BootstrapMethods属性，另外，即使CONSTANT_InvokeDynamic_info类型的常量在常量池中出现过多次，类文件的属性表中最多也只能一个BootstrapMethods属性。BootstrapMethods属性与JSR-292中的InvokeDynamic指令和java.lang.Invoke包关系非常密切。

目前的Javac暂时无法生成InvokeDynamic指令和BootstrapMethods属性，必须通过一些非常规的手段才能使用到他们，也许在不久的将来，等JSR-292更加成熟一些，这种状况就会改变。BootstrapMethods属性的结构见下表。

其中引用到的bootstrap_method结构见下表。

BootstrapMethods属性中，num_bootstrap_methods项的值给出了bootstrap_methods[]数组中的引导方法限定符的数量。而bootstrap_methods[]数组的每个成员包含了一个指向常量池CONSTANT_MethodHandle结构的索引值，他代表了一个引导方法，还包含了这个引导方法静态参数的序列（可能为空）。bootstrap_methods[]数组中的每个成员必须包含以下3项内容。

• bootstrap_method_ref：bootstrap_method_ref项的值必须是一个对常量池的有效索引。常量池在该索引处的值必须是一个CONSTANT_MethodHandle_info结构。
• num_bootstrap_arguments：num_bootstrap_arguments项的值给出了bootstrap_arguments[]数组成员的数量。
• bootstrap_arguments[]：bootstrap_arguments[]数组的每个成员必须是一个对常量池的有效索引。常量池在该索引处必须是下列结构之一：CONSTANT_String_info、CONSTANT_Class_info、CONSTANT_Integer_info、CONSTANT_Long_info、CONSTANT_Float_info、CONSTANT_Double_info、CONSTANT_MethodHandle_info或CONSTANT_MethodType_info。