【基础篇】二、字节码文件的组成 && Arthas + jclasslib +javap

1、jclasslib工具

字节码文件中保存的是源代码编译后的内容，以二进制方式存储，无法使用记事本或NodePad++的十六进制插件阅读，这里使用jclasslib查看字节码。GitHub地址：https://github.com/ingokegel/jclasslib

点击右侧Releases，下载适配操作系统的压缩包即可。这里下载windows下的exe文件，双击，一路下一步即可安装：

尝试打开一个class文件：

可以看到class文件主要包括：基础信息、常量池、接口、方法、字段、方法、属性这几部分

2、基础信息部分

基础信息部分主要包括魔数、字节码文件对应的Java版本号、访问标识(public final等等)、父类和接口。

1）魔数

对于魔数，用notepad++查看，发现每个class文件的前几位都是一样的：

对应的软件打开文件时，对文件类型的判断不是依靠末尾的文件扩展名，而是依靠文件的头几个字节（文件头）来判断类型，如果该软件不支持这种类型，则报错。

举个例子：把png文件后缀改为mp4，用图片查看器仍然可以打开，因为文件头没变，相反，哪怕改成了mp4后缀，用视频播放器也打不开。Java字节码中的文件头（CAFEBABE），就是magic魔数。

2）主副版本号

编译字节码文件的JDK版本号，主版本好表示大版本号，如JDK1.0-1.1使用45.0-45.3，JDK1.2是46，之后每升级一次，大版本号跟着加一

副版本号是主版本号相同时，区分不同版本的：

版本号的作用是判断当前字节码的版本和运行时的JDK是否兼容，如JDK7的环境下，运行JDK11的class文件，就会报错。下面是引用了一个第三方的jar包，项目运行时的JDK的版本低于jar包中的字节码文件的版本：

可以看到，52-44=8，即这个文件是JDK8，而当前项目中的版本为50-44=JDK6，低版本无法加载高版本的字节码文件。

因此，解决方式为：

• 方式一：升级项目的JDK版本（不建议，会有兼容问题，大量旧需求需要重测）

• 方式二：将第三方依赖的版本号降低或更换平替依赖，以适配项目JDK版本

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小结：

3、常量池部分

字节码文件常量池的作用：避免相同的内容重复定义，节省空间

public class Test{

	public static final String str1 = "testJVM";
	public static final String str2 = "testJVM";

	//....
}

编译，打开class文件，发现：常量池中的数据都有一个编号，编号从1开始，在字段或者字节码指令中通过编号可以快速的找到对应的数据。 字节码指令中通过编号引用到常量池的过程称之为符号引用。

同理，str2中也通过符号引用指向常量池的#7，如此，只需在常量池中存一份，而别处去引用它即可，字节码文件变小，节省空间。

4、方法部分（从字节码指令看i++）

存放这个接口或类中定义的方法的字节码指令，字节码指令的内容存放在方法的Code属性中。

//源代码
public class TestJvm{

	public static void main(String[] args){
		
		int i = 0;

		int j = i + 1;
	}
}

操作数栈是临时存放数据的地方，局部变量表是存放方法中的局部变量的位置。

以上源码编译后的字节码如下：注意，局部变量表中的0号位置是上面main方法中的args形参

同理，i = i++和i = ++i如图：

可以看到，从字节码的角度，二者的区别就是先+1还是先isload。通过分析字节码指令：i++先把0取出来放入临时的操作数栈中，接下来对i进行加1，i变成了1，最后再将之前保存的临时值0放入i，最后i就变成了0。

5、三种+1操作的性能对比

源码：

编译为字节码后，可以看到i++和i += 1结果相同，均为：

i = i + 1则是：

i = i + 1字节码指令行数最多，因此估算其性能最差。

6、javap -v命令

javap是JDK自带的反编译工具，可在控制台查看文件字节码。

//查看所有参数
javap

javap -v 字节码文件名称

//如果jar包需要先使用 jar –xvf 命令解压
jar –xvf xx.jar

7、jclasslib插件

安装完成后，选中源代码文件或target里的class文件，view -> show bytecode

代码发生修改后，需要重新编译一次，然后点击jclasslib插件的刷新按钮，才能看到新的字节码文件

很明显，本地用jclasslib工具，开发阶段用IDEA插件更方便。

8、Arthas

Arthas是阿里的一款用于线上监控、诊断、排查业务问题的工具。文档：https://arthas.aliyun.com/doc

//下载并启动arthas
curl -O https://arthas.aliyun.com/arthas-boot.jar
java -jar arthas-boot.jar

选择一个要查看的进程号输入：这里输入5

//显示dashboard，-i 2000即2s刷新一次，-n 3即刷新三次后停止运行，也可CTRL+c主动停止运行
dashboard -i 2000 -n 3

查看dashboard，可以看到CPU、Memory、RunTime Info等信息：

//dump：加载类的字节码文件到特定目录
dump java.lang.String
//-d 指定目录
dump -d D:/data/com.plat.TestCode

jad将一个字节码反编译成源代码，如此就可以看到线上服务中正在运行的某一个类的源代码到底长啥样：

jad 包名.类名

关于jad命令一个应用场景：某天修复了一个bug后，换了新包，却发现bug还在，此时当然可以考虑重新部署一次，但这里就可使用jad来精确查看，现在部署的包里，bug所在类的源代码长啥样，从而明确知道是不是换包换串了。总之就是用arthas去确认升级完的字节码文件是不是最新的。实现思路：

• 服务器上部署一个arthas，并启动

curl -O https://arthas.aliyun.com/arthas-boot.jar
//Linux服务器没装Java环境时，执行：
//yum install java-1.8.0-openjdk.x86_64
java -jar arthas-boot.jar

• 选择进程号，连接arthas控制台，使用jad加类名，反编译出源码
• 查看源码是不是最新的

不要觉得直接再认真换一次包省事儿，用jad也就三行指令，但却极有说服力，如果发现反编译的源码有问题，那就事没修好。以后工作中可多用。

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下面以现在工作的项目为例，jar --> 镜像 --> k8s -> pod：

• 首先下载或cp一个arthas的jar包到pod内

//cp刚才在Linux主机上下载的arthas的jar包到pod内
kubectl cp ./arthas-boot.jar mypod:/root/ -n namespace

• 运行并连接

java -jar arthas-boot.jar

• 反编译，此时源码部署的哪一个版本就一目了然