Something about Bytecode

thật ra bài này phải nói về cấu trúc của file class thì đúng hơn, nhưng cũng chẳng có gì khác nhau hết, vốn dĩ chúng nó là những thứ thuộc về nhau.

* Cấu trúc của một class file:

Mỗi định dạng có một cấu trúc riêng biệt và nhất định, theo thời gian chúng thay đổi thì trình truy xuất dữ liệu từ chúng cũng nâng cấp những phiên bản mới hơn. Điều này cũng giống như bản chất của một con người, dù có thể thay đổi hình dạng đên đâu thì cũng không thể nào thay đổi được chính con người mình, bạn có thể đổi tên từ a.class sang a.txt thì sao, nó vẫn là một file class, chỉ có cái là người ta không nhận bản chất nó khi chỉ nhìn từ cái tên.

[class]

-4b [magic header] mặc định khi chuyển qua hex là CA FE BA BE

-2b [minor version] số nguyên của version x.

-2b [major version] phần thập phân của version .x

-2b [số constant pool] các hằng sẵn có để sử dụng trong class

- [mảng constant pool] bắt đầu 1b chỉ loại, và tùy loại thì:

            .1:chuỗi,  2b độ dài chuỗi a, ab dữ liệu chuỗi

            .3: số nguyên int: 4b giá trị số nguyên

            .4: số thập phân float: 4b giá trị số

            .5: số nguyên long: 8b giá trị số

            .6: số thập phân double: 8b giá trị số

            .7: kiểu class: 2b chỉ đến index của một constant chuỗi tên class trong mảng

            .8: chuỗi sử dụng trong method: 2b chỉ đến index của một consant chuỗi trong mảng

            .9: gọi biến dùng trong method, 2b chỉ đến index kiểu class, 2b chỉ đến kiểu bổ nghĩa

            .10. gọi method dùng trong method, 2b chỉ đến index kiểu class, 2b chỉ đến kiểu bổ nghĩa

            .11: gọi interface method dùng trong method, tương tự kiểu 10

            .12: bổ nghĩa, gồm tên và kiểu, 2b tên chỉ đến kiểu chuỗi (1), 2b kiểu chỉ đến kiểu chuỗi (1).

-2b [access flag] truy xuất của class này.

-2b [this class] tên class, chỉ đến index của một kiểu class (7).

-2b [super] tên class mà class này mở rộng từ, chỉ đến index của kiểu class (7).

-2b [số interface] số implement(thực thi từ) trong class .

- [mảng interface] chứa các tên class thực thi, chỉ đến index của kiểu class(7).

-2b [số field] số các biến trong class.

- [mảng field] chứa các field, mỗi field có cấu trúc:

            .2b: access flag

            .2b: tên  biến, index đến kiểu chuỗi(1)

            .2b: kiểu biến, index đến kiểu chuỗi(1)

            .2b: số thuộc tính

            .[bảng thuộc tính]

-2b [số method] số method trong class

- [mảng method] chứa các method, mỗi method có cấu trúc:

            .2b: access flag

            .2b: tên  method, index đến kiểu chuỗi(1)

            .2b: định nghĩa method, index đến kiểu chuỗi(1)

            .2b: số thuộc tính

            .[bảng thuộc tính]

-2b [số attribute] số thuộc tính trong class

- [mảng attribute] chứa các attribute

            .2b: tên thuộc tính, index đến kiểu chuỗi(1)

            .4b: độ dài thuộc tính a

            .ab [dữ liệu thuộc tính]

Class file thì chỉ có như vậy thôi, tất cả đều được tạo nên từ constant pool và các opcode, phần opcode sẽ nói trong bytecode. Nhất là opcode chỉ sử dụng trong method, cùng với đó là các constant pool kiểu  3, 4, 5, 6, 8, 9, 10, 11. Các giá trị thì lấy từ kiểu 3, 4, 5, 6, 8 còn code thì sử dụng 9, 10 ,11 kết hợp với opcode nữa.

Chú ý một chút:

-       Vì constant pool ở index 0 không được sử dụng, do đó nó luôn là null và cũng không cần phải liệt kê trong mảng constant pool, vì vậy số constant pool được liệt kê trong mảng constant pool luôn ít hơn số constant pool là 1.

-       Đối với constant kiểu long (5) và double (6), thì cứ mỗi khi có một constant kiểu như vậy, constant pool tiếp theo sẽ mang giá trị giống vậy, tức là nó chiếm tới 2 constant pool.

-       Thuộc tính của method có nhiều nhưng trong đó quan trọng nhất là Code và StackMap. Khỏi phải nói thì cũng biết Code là để chứa code, còn StackMap là để veritified class file.

[Code]

2b: tên (1)

4b: độ dài dữ liệu còn lại

2b: max stack

2b: max local

4b: độ dài code a

ab: dữ liệu code

2b: mảng exception {

            .2b: start at

            .2b: end at

            .2b: handler

            .2b: index đến một kiểu exception (1) }

2b: số thuộc tính phụ

[bảng thuộc tính phụ]

[StackMap]

2b: tên (1)

4b: độ dài dữ liệu còn lại

2b: số stack

[mảng stack] {

            .2b: start at (offset frame)

            .2b: số variable

            .[mảng variable] { //bắt đầu 1b chỉ loại, tùy loại mà

                        0: 0b, 1: 0b, 2: 0b, 3: 0b, 4: 0b, 5: 0b, 6: 0b, 7: 2b, 8: 2b }

            .2b: số stack

            .[mảng stack] { //bắt đầu 1b chỉ loại, tùy loại mà

                        0: 0b, 1: 0b, 2: 0b, 3: 0b, 4: 0b, 5: 0b, 6: 0b, 7: 2b, 8: 2b }

OPCODE:

Cũng giống như khi bạn phân tích constant pool vậy thôi, chỉ khác là constant chỉ có tới giá trị 12, ở đây ta có nhiều giá trị hơn cho opcode. Mỗi giá trị ứng với một code và có số byte theo sau khác nhau, theo sau đó có thể là một giá trị lấy trực tiếp hoặc là lấy từ constant pool qua kiểu 3, 4, 5, 6, 8 hoặc là các kiểu code 9, 10, 11. Chỉ cần  đọc là bạn sẽ hiểu. các giá trị được chuyển qua hex cho đồng nhất

32: aaload

53: aastore

01: aconst_null

19: aload ->1b: vị trí load

2a: aload_0

2b: aload_1

2c: aload_2

2d: aload_3

bd: anewarray ->2b: chỉ đến kiểu class

b0: areturn

be: arraylength

3a: astore ->1b:vị trí lưu

4b: astore_0

4c: astore_1

4d: astore_2

4e: astore_3

bf: athrow

33: baload

54: bastore

10: bipush ->1b: giá trị

ca: breakpoint

34: caload

55: castore

c0: checkcast ->2b: chỉ đến kiểu class

90: d2f

8e: d2i

8f: d2l

63: dadd

31: daload

52: dastore

98: dcmpg

97: dcmpl

0e: dconst_0

0f: dconst_1

6f: ddiv

18: dload ->1b: vị trí load

26: dload_0

27: dload_1

28: dload_2

29: dload_3

6b: dmul

77: dneg

73: drem

af: dreturn

39: dstore ->1b: vị trí lưu

47: dstore_0

48: dstore_1

49: dstore_2

4a: dstore_3

67: dsub

59: dup

5a: dup_x1

5b: dup_x2

5c: dup2

5d: dup2_x1

5e: dup2_x2

8d: f2d

8b: f2i

8c: f2l

62: fadd

30: faload

51: fastore

96: fcmpg

95: fcmpl

0b: fconst_0

0c: fconst_1

0d: fconst_2

6e: fdiv

17: fload ->1b: vị trí load

22: fload_0

23: fload_1

24: fload_2

25: fload_3

6a: fmul

76: fneg

72: frem

ae: freturn

38: fstore ->1b: vị trí lưu

43: fstore_0

44: fstore_1

45: fstore_2

46: fstore_3

66: fsub

b4: getfield ->2b: chỉ đến kiểu 9

b2: getstatic ->2b: chỉ đến kiểu 9

a7: goto ->2b: vị trí đi đến

c8: goto_w ->4b: vị trí đi đến

91: i2b

92: i2c

87: i2d

86: i2f

85: i2l

93: i2s

60: iadd

2e: iaload

7e: iand

4f: iastore

03: iconst_0

04: iconst_1

05: iconst_2

06: iconst_3

07: iconst_4

08: iconst_5

02: iconst_m1

6c: idiv

a5: if_acmpeq ->2b: vị trí đi đến

a6: if_acmpne ->2b: vị trí đi đến

9f: if_icmpeq ->2b: vị trí đi đến

a2: if_icmpge ->2b: vị trí đi đến

a3: if_icmpgt ->2b: vị trí đi đến

a4: if_icmple ->2b: vị trí đi đến

a1: if_icmplt ->2b: vị trí đi đến

a0: if_icmpne ->2b: vị trí đi đến

99: ifeq ->2b: vị trí đi đến

9c: ifge ->2b: vị trí đi đến

9d: ifgt ->2b: vị trí đi đến

9e: ifle ->2b: vị trí đi đến

9b: iflt ->2b: vị trí đi đến

9a: ifne ->2b: vị trí đi đến

c7: ifnonnull ->2b: vị trí đi đến

c6: ifnull ->2b: vị trí đi đến

84: iinc ->1b: vị trí load, 1b: chỉ số tăng

15: iload ->1b: vị trí load

1a: iload_0

1b: iload_1

1c: iload_2

1d: iload_3

fe: impdep1

ff: impdep2

68: imul

74: ineg

c1: instanceof ->2b: kiêu class

ba: invokedynamic ->2b: kiêểu 10, 1b: 0, 1b: 0

b9: invokeinterface ->2b: kiêểu 11, 1b: số tham số method+1, 1b: 0

b7: invokespecial ->2b: kiêều 10

b8: invokestatic ->2b: kiêều 11

b6: invokevirtual ->2b: kiêều 12

80: ior

70: irem

ac: ireturn

78: ishl

7a: ishr

36: istore ->1b: vĩ trí lưu

3b: istore_0

3c: istore_1

3d: istore_2

3e: istore_3

64: isub

7c: iushr

82: ixor

a8: jsr ->2b: nhảy qua bao nhieu byte

c9: jsr_w ->4b: nhảy qua bao nhiêu byte

8a: l2d

89: l2f

88: l2i

61: ladd

2f: laload

7f: land

50: lastore

94: lcmp

9: lconst_0

0a: lconst_1

12: ldc ->1b: giá trị constant pool

13: ldc_w ->2b: giá trị constant pool

14: ldc2_w ->2b: giá trị constant pool

6d: ldiv

16: lload ->1b: vị trí load

1e: lload_0

1f: lload_1

20: lload_2

21: lload_3

69: lmul

75: lneg

ab: lookupswitch ->0-3b: đệm chia hết cho 4, 4b: default đi đến, 4b: số trường hợp,[trường hợp]{ 4b: giá trị, 4b: vị trí đi]}

81: lor

71: lrem

ad: lreturn

79: lshl

7b: lshr

37: lstore ->1b: vị trí lưu

3f: lstore_0

40: lstore_1

41: lstore_2

42: lstore_3

65: lsub

7d: lushr

83: lxor

c2: monitorenter

c3: monitorexit

c5: multianewarray ->2b: index class, 1b: số mảng con

bb: new ->2b: index class

bc: newarray ->1b: value

00: nop

57: pop

58: pop2

b5: putfield ->2b: kiêều (9)

b3: putstatic ->2b: kiêểu (9)

a9: ret

b1: return

35: saload

56: sastore

11: sipush ->2b: giá trị

5f: swap

aa: tableswitch ->0-3b: đệm chia hết cho 4, 4b: default, mảng so sánh { 4b: giá trị so sánh, 4: nhảy đến}

c4: wide ->1b: opcode, nếu opcode == iinc thì 4b ngược lại 2b =================

Ngoài ra còn có:

B kiểu byte

 C kiểu char

 D kiểu double

 F kiểu Float

 I kiểu int

 J kiểu long

S kiểu short

 Z kiểu đúng sai (boolean)

L những kiểu khác thì thêm L này vào, kết thúc là dấu “;” ví dụ La; là load a.class

V đây chính là void trong method đó

[ xác định là một array ví dụ [[I là int[][]

Một số ví dụ:

a([[Iljava/lang/String;D)B là byte[] a(int[][] i1,String i2, double i3)

                        .