Java9之class文件格式變動
Java9已經於2017年09月27日發佈。Java9引入了很多新特性，其中最重要的特性，或者說最大的變化，無疑就是模塊化了。爲了支持模塊化，Java從方方面面都進行了改進，包括class文件格式。已經有很多文章介紹Java9模塊化，因此本文並不打算成爲另一篇模塊化入門文章。本文主要介紹Java9相較Java8在class文件格式方面的變動。
測試代碼
本文將基於模塊mymod進行討論，目錄結構如下所示：
j9cf
└── src
└── mymod
├── a
│ └── b
│ ├── MyImpl.java
│ ├── MyService.java
│ └── c
│ └── HelloWorld.java
└── module-info.java其中a.b包裏定義了MyService和MyImpl兩個類，代碼如下所示：
package a.b;
public class MyService {}package a.b;
public class MyImpl extends MyService {}a.b.c包裏定義了HelloWorld主類，代碼如下所示：
package a.b.c;
public class HelloWorld {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("Hello, World!");
}
}module-info.java文件則對mymod模塊進行定義，代碼如下所示：
module mymod {
requires java.base;
requires static java.sql;
requires transitive java.xml;
exports a.b.c;
exports a.b to java.sql, java.xml;
opens a.b to java.sql, java.xml;
uses a.b.MyService;
provides a.b.MyService with a.b.MyImpl;
}使用下面的命令對模塊進行編譯：
cd j9cf
path/to/java9/bin/javac \
-d mods --module-source-path src \
src/mymod/module-info.java \
src/mymod/a/b/c/HelloWorld.java使用下面的命令將模塊打包成jar格式：
cd j9cf
path/to/bin/jar --create \
--file mymod-1.0.jar \
--main-class a.b.c.HelloWorld \
--module-version 1.0 \
-C mods/mymod .上面兩個命令執行完之後，j9cf目錄結構如下所示：
j9cf
├── mymod-1.0.jar
├── mods
│ └── mymod
│ ├── a
│ │ └── b
│ │ ├── MyImpl.class
│ │ ├── MyService.class
│ │ └── c
│ │ └── HelloWorld.class
│ └── module-info.class
└── src
└── mymod
├── a
│ └── b
│ ├── MyImpl.java
│ ├── MyService.java
│ └── c
│ └── HelloWorld.java
└── module-info.javaclass文件查看工具
Java自帶了命令行工具javap，可以反編譯並分析class文件格式。不過爲了更直觀的觀察class文件，本文使用圖形化工具classpy。
class文件格式變動
class文件格式主要在四個方面有變動：版本號、類存取標誌、常量池、類屬性，下面分別進行介紹。
版本號
class文件大版本號由Java8的52（0x34）增加到了53（0x35），如下圖所示：
類存取標誌
類的存取標誌（access_flags）新增加了ACC_MODULE（0x8000）標誌位，表示class文件描述的是一個模塊，如下所示：
常量池
常量池增加了CONSTANT_Module_info和CONSTANT_Package_info兩種常量。
CONSTANT_Module_info
CONSTANT_Module_info的tag值是19，表示一個模塊，其結構如下所示：
CONSTANT_Module_info {
u1 tag;
u2 name_index;
}比如mymod模塊module-info.class文件常量池的第15個常量就是一個CONSTANT_Module_info常量，表示mymod模塊自己，如下圖所示：
CONSTANT_Package_info
CONSTANT_Package_info的tag值是20，表示模塊輸出（Export）或者打開（Open）的包，其結構和CONSTANT_Module_info一樣，如下所示：
CONSTANT_Package_info {
u1 tag;
u2 name_index;
}比如mymod模塊module-info.class文件常量池的第7個常量就是一個CONSTANT_Package_info常量，表示a.b包，如下圖所示：
類屬性
增加了三個預定義屬性：Module_attribute、ModulePackages_attribute和ModuleMainClass_attribute。
ModulePackages_attribute
ModulePackages_attribute屬性記錄和模塊相關（比如輸出或使用等）的包，結構如下所示：
ModulePackages_attribute {
u2 attribute_name_index;
u4 attribute_length;
u2 package_count;
u2 package_index[package_count];
}其中package_index是個u2表，表裏的每個u2值都是常量池索引，並且索引指向的一定是CONSTANT_Package_info常量。mymod模塊module-info.class文件的ModulePackages_attribute屬性如下圖所示：
ModuleMainClass_attribute
ModuleMainClass_attribute屬性記錄模塊主類，結構如下所示：
ModuleMainClass_attribute {
u2 attribute_name_index;
u4 attribute_length;
u2 main_class_index;
}其中main_class_index是指向CONSTANT_Class_info常量的索引。mymod模塊module-info.class文件的ModuleMainClass_attribute屬性如下圖所示：
Module_attribute
Module_attribute屬性比較複雜，結構如下所示：
Module_attribute {
u2 attribute_name_index;
u4 attribute_length;
u2 module_name_index;
u2 module_flags;
u2 module_version_index;
u2 requires_count;
{ u2 requires_index;
u2 requires_flags;
u2 requires_version_index;
} requires[requires_count];
u2 exports_count;
{ u2 exports_index;
u2 exports_flags;
u2 exports_to_count;
u2 exports_to_index[exports_to_count];
} exports[exports_count];
u2 opens_count;
{ u2 opens_index;
u2 opens_flags;
u2 opens_to_count;
u2 opens_to_index[opens_to_count];
} opens[opens_count];
u2 uses_count;
u2 uses_index[uses_count];
u2 provides_count;
{ u2 provides_index;
u2 provides_with_count;
u2 provides_with_index[provides_with_count];
} provides[provides_count];
}Module_attribute屬性雖然結構複雜，但其實就是module-info.java文件中模塊定義裏requires、exports、opens、uses和provides語句的直接映射。mymod模塊module-info.class文件的Module_attribute屬性總體如下圖所示：
requires語句對應的部分如下圖所示：
exports語句對應的部分如下圖所示：
opens語句對應的部分如下圖所示：
uses語句對應的部分如下圖所示：
provides語句對應的部分如下圖所示：
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以上Java9在class文件方面的變動就介紹完了，如果想深入瞭解Java8的class文件格式，請關注自己動手寫Java虛擬機 這本書 ：）