JVM 類別檔案格式

類別檔案是由 JVM 讀取的大端序二進位結構。其開頭為 0xCAFEBABE，後面接著 u2 次要版本號與主要版本號。JVM 僅接受其實作所定義的版本；類別檔案剖析器必須拒絕不支援的版本，而不能假設較新的檔案具有向後相容性。

頂層結構 #

在魔術數字與版本之後，檔案包含：

constant_pool_count 與具有索引的常數池項目；
類別的 access_flags、this_class 與 super_class；
介面索引；
field_info 結構；
method_info 結構；以及
類別層級的 attribute_info 結構。

各項計數皆為無號 u2 值，只有屬性的 attribute_length 為 u4。存取旗標描述其適用情境：ACC_PUBLIC、ACC_FINAL、 ACC_SUPER、ACC_INTERFACE、ACC_ABSTRACT、ACC_SYNTHETIC、 ACC_ANNOTATION、ACC_ENUM 與 ACC_MODULE 並非對每種類別檔案類型都具有意義或合法。

常數池與名稱 #

常數池的索引從一開始；除非特定結構保留索引零，否則該索引無效。 CONSTANT_Long 與 CONSTANT_Double 會占用兩個連續索引，其中第二個不可使用。項目包括基本型別與字串常數、Class、String、欄位、方法與介面方法參照、名稱與型別配對、方法控制代碼與方法型別、動態及 invoke-dynamic 呼叫位置、模組，以及套件。參照採符號形式：例如，CONSTANT_Methodref 會經由類別及名稱與型別項目指向目標，而非指向記憶體中的方法。

類別檔案名稱使用斜線分隔的內部名稱，例如 java/lang/String；面向原始碼的 API 則以點號表示二進位名稱。欄位與方法描述元會編碼型別，例如 Ljava/lang/String;、[I 與 (I[Ljava/lang/String;)V。CONSTANT_Utf8 使用類別檔案的修改版 UTF-8 編碼，其中會將空字元編碼為 C0 80，並個別表示 UTF-16 代理碼元。它不能與一般 UTF-8 解碼器交替使用。

成員與屬性 #

每個 field_info 與 method_info 都具有存取旗標、名稱與描述元索引，以及屬性表。方法的 Code 屬性儲存 max_stack、max_locals、位元組碼、例外處理常式，以及巢狀屬性，例如行號或堆疊對應框架。欄位可帶有 ConstantValue；類別與成員透過屬性攜帶中繼資料，包括註解、簽章、巢狀結構資訊、記錄、模組與除錯資料。未知屬性只能依據其宣告長度略過；不能從名稱推測其語意。

安全剖析 #

即使類別檔案來自建置程序，也應將其視為不受信任的輸入。每次讀取之前，驗證剩餘位元組數；驗證每項計數、索引、標籤、旗標組合、描述元與屬性長度；使用經檢查的算術運算計算位移加長度；並拒絕結尾處的結構不一致。解析符號參照之前，應強制執行格式的版本與情境規則。驗證器會加入執行安全檢查，但不能取代具有界限檢查的二進位剖析器。

javap -v 等工具可顯示解碼後的內容，但轉換操作應使用持續維護、支援目標類別檔案版本，並能在必要時保留未知屬性的程式庫。