NSY102 Conception de logiciels Intranet JVM .class et instances de Class, chargeur de classes OSGi Open Services Gateway Initiative Cnam Paris jean-michel Douin, douin au cnam point fr version du 3 Juin 2013

Principale Bibliographie ClassLoader http://java.sun.com/developer/technicalArticles/Networking/classloaders/index.html http://www.ibm.com/developerworks/edu/j-dw-javaclass-i.html OSGi www.osgi.org http://www.javaworld.com/javaworld/jw-03-2008/jw-03-osgi1.html http://www.aqute.biz/OSGi/Tutorial http://www.aqute.biz/OSGi/Presentations www.riawork.org/docs/Introduce.OSGi.ppt http://javasymposium.techtarget.com/images/TSSJS_E_Presentations/Colyer_Adrian_Spring-OSGi.pdf http://t-templier.developpez.com/tutoriel/java/osgi/osgi1/ École d’été ICAR 2006 http://www-adele.imag.fr/users/Didier.Donsez/cours/osgi_icar2006.pdf http://www2.lifl.fr/icar/Preface/preface.html

Sommaire Du « classLoader » de la JVM vers OSGi JVM Objectifs, architecture Le fichier généré ".class"  en annexe Le chargeur de ".class" Instances de java.lang.Class Supervision possible avec JMX … Voir Java Management eXtension Limites, Critiques OSGi (Open Services Gateway initiative) et SOA (Services Oriented Architecture) Chargement, déchargement, mise à jour, liaison dynamique des imports Eclipse et ses plug-in, Spring, …

Objectifs Sun javac Test.java "Test.class" local ou distant TINI, public class Test{ public void ..... } javac Test.java 1100 1010 1111 1110 1011 1010 1011 1110 0000 0011 0001 1101 ............................ "Test.class" local ou distant java Test Ou un navigateur Muni d’une JVM TINI, SunSPOT Sun % java Test > java Test

Architecture Java Virtual Machine Chargeur de classes et l’exécutif Extrait de http://www.techniques-ingenieur.fr/dossier/machine_virtuelle_java/H1588

Chargeurs de classe Chargement dynamique des .class Le chargeur Au fur et à mesure, en fonction des besoins Chargement paresseux, tardif, lazy Le chargeur Engendre des instances de java.lang.Class Maintient l’arbre d’héritage Plusieurs chargeurs de classes peuvent co-exister Les instances de la classe java.lang.Class « Sont des instances comme les autres » Gérées par le ramasse-miettes

Sommaire : Classes et java.lang.Class Le fichier .class Format en annexe Est-ce bien nécessaire de le détailler ?, le format du .class  en annexe Le chargeur de .class Les chargeurs de classes  de .class en classe Class

Sommaire suite Chargeur Le fichier Exemple.class A chaque classe un .class, nous avons Classes anonymes, dynamicProxy, … Chargeur de classe, au fur et à mesure Du « .class » en instance de java.lang.Class Mémoire des objets Chargeur 1100 1010 1111 1110 1011 1010 1011 1110 0000 0011 0001 1101 ............................ super Le fichier Exemple.class Une instance de la classe Class

Classe Class, getClass Méthode Class<?> getClass() e c Héritée de la classe Object Exemple e = new Exemple(); Class<?> c = e.getClass(); Object.class java.lang.Object Graphe d’héritage e super Descripteur et attributs de e Descripteur de la classe Exemple e.getClass() == Exemple.class c

Introspection Classe Class et Introspection Les méthodes java.lang.Class; java.lang.reflect.*; Les méthodes Constructor[] getConstructors Field[] getFields Field[] getDeclaredFields Method[] getMethods Method[] getDeclaredMethods …. get …. static Class<?> forName(String name); static Class<?> forName(String name, boolean init, ClassLoader cl); ClassLoader getClassLoader()

Chargement d’une classe, ClassLoader Implicite et tardif Exemple e; // pas de chargement Exemple e = new Exemple(); // chargement (si absente) Class<Exemple> classe = Exemple.class; // chargement (si absente) Équivalent à Class<?> classe = Class.forName("Exemple") ; Explicite et immédiat String unNomdeClasse = XXXXX Class.forName(unNomDeClasse) Class.forName(unNomDeClasse, unBooléen, unChargeurDeClasse) unChargeurDeClasse.loadClass ( unNomDeClasse )

ClassLoader de base ClassLoader Par défaut celui de la JVM Bootstrap ClassLoader en natif (librairies de base, rt.jar) Extension ClassLoader en Java ( lib/ext) Application/System ClassLoader par défaut Bootstrap parent-de Extension parent-de Application ClassLoader prédéfinis ? Écrire son propre ClassLoader ?

ClassLoader prédéfinis SecureClassLoader la racine URLClassLoader RMIClassLoader En distribué Téléchargement des « .class » nécessaires

URLClassLoader : un exemple Chargement distant de fichier .class et exécution Depuis cette archive http://jfod.cnam.fr/progAvancee/classes/utiles.jar Ou bien un .class à cette URL http://jfod.cnam.fr/progAvancee/classes/ Création d’une instance de URLClassLoader Son parent est le classLoader par défaut Class<?> classe = forName(nom,init,urlClassLoader) nom le nom de la classe init : exécution des blocs statiques retardée ou non Recherche de la méthode main par introspection urlClassLoader

URLClassLoader : un exemple public class Exemple1{ URL urlJars = new URL("http://jfod.cnam.fr/progAvancee/classes/utiles.jar"); URL urlClasses = new URL("http://jfod.cnam.fr/progAvancee/classes/"); // par défaut le classloader parent est celui de la JVM URLClassLoader classLoader; classLoader = URLClassLoader.newInstance(new URL[]{urlJars,urlClasses}); Class<?> classe = Class.forName(args[0], true, classLoader); //introspection ici pour l’exécution de la méthode main Method m = classe.getMethod("main", new Class[] {String[].class }); String[] paramètres = new String[args.length-1]; System.arraycopy(args,1,paramètres,0,args.length-1); m.invoke(null, new Object[]{paramètres}); } java Exemple1 UneClasse param1 param2 param3

Écrire son propre chargeur de classe ClassLoader est une classe abstraite Il suffit de redéfinir certaines méthodes Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) Recherche si cette classe ne serait pas présente chez le parent Appel de defineClass qui créée l’instance et l’installe dans l’arborescence Class<?> findClass(String name) est appelée par loadClass

Un exemple de Sun class NetworkClassLoader extend ClassLoader { String host; int port; Map<String,Class<?>> cache = new Hashtable <String,Class<?>>(); private byte loadClassData(String name)[] { // load the class data from the connection } public synchronized Class loadClass(String name, boolean resolve) { Class<?> c = cache.get(name); if (c == null) { byte data[] = loadClassData(name); c = defineClass(data, 0, data.length); cache.put(name, c); if (resolve) resolveClass(c); // édition des liens return c; en détail ici http://www.ddj.com/mobile/184404484 http://www.koders.com/java/fid182AD13B5471AEF4962D6F58F527AA50E12C3B4C.aspx

Questions ? Plusieurs ClassLoader peuvent-ils co-exister ? Espaces de noms disjoints La même classe peut donc être chargée dans deux « ClassLoaders » différents Chargement et déchargement de classe, comment faire? Préambule : Les instances de la classe Class sont gérées par le ramasse-miettes Déchargement de classe « volontaire », par programme ? par exemple une mise à jour ! Option non prévue ? À suivre… Comment en écrire un ? Les exemples présentés sont en http://jfod.cnam.fr/progAvancee/classes/

Ecrire son propre chargeur : loadClass public class MyClassLoader extends ClassLoader{ public MyClassLoader(){ super(MyClassLoader.class.getClassLoader()); // le parent } protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException{ Class classe = findLoadedClass(name); if (classe == null) { byte[] classBytes = loadClassBytes(name); // page suivante if (classBytes == null){ return findSystemClass(name); classe = defineClass(name, classBytes, 0, classBytes.length); if (classe == null) throw new ClassNotFoundException(name); if (resolve) resolveClass(classe); // recherche de tous les .class return classe;

LoadClassBytes : lecture sur disque du .class private byte[] loadClassBytes(String name){ // paquetage = répertoire String cname = name.replace('.', '/') + ".class"; FileInputStream in = null; try{ in = new FileInputStream(cname); ByteArrayOutputStream buffer = new ByteArrayOutputStream(); int ch; while ((ch = in.read()) != -1){ byte b = (byte)(ch); buffer.write(b); } in.close(); return buffer.toByteArray(); }catch (IOException e){ if (in != null){ try {in.close(); } catch (IOException e2) { } return null; }}

ClassLoader(s) page suivante page d’après myClassLoader1 urlClassLoader myClassLoader1 myClassLoader2 page suivante page d’après

L’exemple revisité public class Exemple1{ URL urlJars = new URL("http://jfod.cnam.fr/progAvancee/classes/utiles.jar"); URL urlClasses = new URL("http://jfod.cnam.fr/progAvancee/classes/"); URL[] urls = new URL[]{urlJars, urlClasses}; ClassLoader loader = new MyClassLoader(); URLClassLoader classLoader; classLoader = URLClassLoader.newInstance(urls,loader); Class<?> classe = Class.forName(args[0], true, classLoader); Method m = classe.getMethod("main", new Class[] {String[].class }); String[] paramètres = new String[args.length-1]; System.arraycopy(args,1,paramètres,0,args.length-1); m.invoke(null, new Object[]{paramètres}); } java Exemple1 UneClasse param1 param2 param3 note pour un fichier ce serait URL urlFichier = new File("").toURI().toURL(); loader classLoader

myClassLoader1 & myClassLoader2 UneClasse UneClasse java.lang.Class java.lang.Class

Exemple Deux instances distinctes de UneClasse.class ClassLoader loader1 = new MyClassLoader(); ClassLoader loader2 = new MyClassLoader(); Class<?> classe1 = Class.forName(args[0], true, loader1); System.out.println("classe1 : " + classe1); Class<?> classe2 = Class.forName(args[0], true, loader2); System.out.println("classe2 : " + classe2); System.out.println(" == " + (classe1==classe2)); Deux instances distinctes de UneClasse.class

Connaître son ClassLoader ClassLoader cl = getClass().getClassLoader(); Le « ClassLoader » de cette classe ClassLoader ccl = Thread.currentThread().getContextClassLoader(); Le « ClassLoader » installé par le créateur du Thread ( setContextClassLoader(ClassLoader) )

Chercher une classe chez le voisin Chercher une classe depuis un autre ClassLoader ClassLoader cl = Thread.currentThread().getContextClassLoader(); Thread.currentThread().setContextClassLoader(loader2); // attention appel ici de loadClass … Class<?> cl_B = null; Cl_B = Thread.currentThread().getContextClassLoader(). loadClass("UnNomDeClasse"); Thread.currentThread().setContextClassLoader(cl);

Cas des applettes Le navigateur a donc son propre URLClassLoader Le serveur délivre les .class, en général au protocole HTTP Le navigateur installe un URLClassLoader par applette

Cas de Java Web Start Une utilisation de la classe URLClassLoader Avec toutes les informations dans un fichier de description Exemple : http://jfod.cnam.fr/NSY102/jsubmitter.jnlp JNLP Java Nework Launch Protocol Téléchargement de la dernière version à chaque nouvelle exécution côté client <jnlp spec="1.0+" codebase="http://jfod.cnam.fr/jnews/" href="http://jfod.cnam.fr/jnews/jsubmitter.jnlp"> <information> </information> <security> </security> <resources> <java version="1.6+"/> <jar href="http://jfod.cnam.fr/jnews/jsubmitter.jar"/> </resources> <application-desc main-class="submitter.JSubmitter"/> </jnlp> À essayer console> javaws http://jfod.cnam.fr/jnews/jsubmitter.jnlp console> javaws -viewer

Déchargement de classe Impossible Bootstrap, Extension et Application Possible si Création d’un nouveau chargeur Mais attention aux références du programme … Ou ayez confiance envers le ramasse-miettes

Conclusion intermédiaire Chargeur dynamique de classe Instance comme les autres Gérée par le ramasse miettes La suite : Une pause/démonstration … jmx, jconsole Une proposition de chargeur : un tp ?

Pause Combien de classes chargées pour dire « bonjour » toutes les secondes ? … public class Bonjour{ public static void main(String[] args) throws Exception{ while(true){ System.out.println("bonjour"); Thread.sleep(1000); } Bonjour + jconsole = 1200 !!! Bonjour seule = 313 classes ! (JMX fait la différence …)

JMX, jconsole

Un exemple : la classe Chargeur de classe http://jfod.cnam.fr/NSY102/tp_classloader/tp_classloader.html

Exemple-suite : les fonctionnalités élémentaires… public interface ChargeurDeClassesI{ public Class<?> chargerUneClasse(String nom) throws Exception; public ChargeurDeClassesI retirerUneClasse(String nom) public int nombreDeClassesChargees(); public Set<String> lesClassesChargees(); }

Exemple-suite : un usage ClassLoadingMXBean classLoading = ManagementFactory.getClassLoadingMXBean(); classLoading.setVerbose(false);// true si vérification à la console ChargeurDeClassesI cc = new ChargeurDeClassesImpl(); cc.chargerUneClasse("question1.A"); cc.chargerUneClasse("question1.C");// 2 classes chargées : A et C ChargeurDeClassesI cc1 = cc.retirerUneClasse("question1.C"); cc=null; System.gc(); // 2 classes "déchargées" par le ramasse-miettes : A et C, de cc System.out.println("UnloadedClassCount() : " + classLoading.getUnloadedClassCount()); cc1.chargerUneClasse("question1.D"); System.out.println(" les Classes Chargees : " + cc1.lesClassesChargees());

Exemple-suite une mise à jour // exemple d’une mise à jour ChargeurDeClassesI unChargeur = new ChargeurDeClassesImpl(); unChargeur.chargerUneClasse("question1.A"); unChargeur.chargerUneClasse("question1.C"); unChargeur = unChargeur.retirerUneClasse("question1.A"); System.gc(); System.out.println("UnloadedClassCount() : " + classLoading.getUnloadedClassCount());

Exemple-suite : une trace Avec classLoading.setVerbose(true); en mode bavard un extrait …

Critiques fondées Le déchargement d’une classe engendre une nouvelle instance d’un classloader ! Apparenté « usine à gaz » … Si la classe déchargée est utilisée par d’autres classes ? Retrait d’une classe mère, que deviennent les classes filles ? Et les références sur la classe mère ? Factorisation du code ?, comment ? Mise à jour, déploiement … Plug-in ? Outil prédéfini ? Canevas/Framework existant ? JSR 291 (Java Dynamic module) ?  OSGi

OSGi Open Services Gateway Initiative OSGi Alliance : marque déposée The OSGi Alliance à but non lucratif fondé en Mars 1999 Consortium d’entreprises www.osgi.org Eclipse et ses plug-in Spring JBoss …

OSGi framework OSGi ? Pourquoi faire ? Un canevas orienté service (SOA, Service Oriented Architecture) Chargement/déchargement de classes Java Dynamiquement, Dépendance des librairies, des services en fonction des versions . Pourquoi faire ? Set top box, voiture, contrôle industriel, domotique … (au début 1999) Gestion de serveurs/services à distance Administrable à distance http, jmx, …

OSGi OSGi ou l’usage de classloader(s) Notez que Chaque plug-in/bundle a son propre classloader Ses classes donc sont privées Le partage de classes est lié aux clauses d’import et d’export Si la classe est importée le Bundle ira la chercher dans le ClassLoader du bundle propriétaire si elle bien exportée Un échange de classes contrôlé Extrait de www.osgi.org An OSGi Framework is a network of class loaders that delegate by the package name. The class loaders are parameterized by the manifest headers. Any dependencies between bundles are resolved by the OSGi Framework Notez que La suite de ce support n’est qu’une brève introduction à OSGi L’exemple est celui de javaworld http://www.javaworld.com/javaworld/jw-03-2008/jw-03-osgi1.html

The OSGi Framework Architecture, Plusieurs applications se partagent une seule JVM Application = Bundle Gestion du chargement de classe Prise en compte de la version Communication inter-bundles prise en charge par OSGi Cycle de vie (install, start, stop, update, etc). Voir Inversion de contrôle (souvenirs …) Sécurité Stratégie fournie par les bundles

OSGi http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Osgi_layer.png

OSGi est un SOA Service Oriented Architectures Séparation du contrat de l’implémentation Interface/implements Découverte à l’exécution des implémentations du contrat Composants réutilisables Bundles Relation de dépendance des composants exprimée en contrats/interfaces Injection de dépendance Service Contract provides Component uses

Bundle Unité de déploiement Une archive java et son manifest C’est une directive du manifest qui autorisera l’import/export … figure extraite de http://dsrg.mff.cuni.cz/teaching/seminars/2002-05-07-Adamek-OSGi.pdf

Directives comme import export Bundle com.acme.a Import-Package javax.com Export-Package javax.servlet Bundle com.elmer.fudd Import-Package javax.servlet Export-Package javax.com

Graphe d’état du Bundle install INSTALLED STARTING start resolve uninstall RESOLVED ACTIVE uninstall stop UNINSTALLED STOPPING En pointillé : le FrameWork

BundleActivator public class UnBundle implements BundleActivator{ Un Bundle implémente BundleActivator, start, stop public class UnBundle implements BundleActivator{ public void start(BundleContext contexte){ … } public void stop(BundleContext contexte){

Un exemple de manifest Manifest-Version: 1.0 Bundle-ManifestVersion: 2 Bundle-Name: SensorActivator2 Bundle-SymbolicName: sensor.SensorActivator2 Bundle-Version: 1.0.0 Bundle-Vendor: NSY102 Bundle-Activator: SensorActivator Import-Package: org.osgi.framework;version="1.3"  Bundle-Name: et Bundle-SymbolicName: uniques

Le Bundle demande un service, SOA… Un Service : une interface ici ServiceI; Peu importe l’implémentation et surtout peu importe le bundle fournisseur public class UnBundleDemandeur implements BundleActivator{ private ServiceReference reference; private ServiceI service; public void start(BundleContext contexte){ reference = context.getServiceReference(ServiceI.class.getName()); service = (ServiceI) contexte.getService(reference); } public void stop(BundleContext contexte){ …

Le manifest Le fichier manifest contient la clause Import-Package: service, org.osgi.framework;version="1.3"

Le Bundle propose un service, SOA… Un Service : une interface ServiceI, une implémentation ServiceImpl; public class UnBundleFournisseur implements BundleActivator{ private ServiceRegistration registration; public void start(BundleContext contexte){ ServiceI service = new ServiceImpl(); registration = context.registerService(ServiceI.class.getName(), service, null); } public void stop(BundleContext contexte){ registration.unregister();

manifest Export-Package: service Import-Package: org.osgi.framework;version="1.3"

Services : résumé et questions Les classloader s’échangent les classes/services Une directive du manifest Export package Plusieurs implémentations du même service ? Propriété SERVICE_RANKING Interrogation de la présence d’un service par critères ? filtrage sur les propriétés installées par les services méthode de Bundle Context, interrogation du frame work getServiceReferences("sensor.humidity", null); ( en syntaxe LDAP sensor=* …)

Le service s’appelle désiré Un Bundle désire être averti de la présence d’un service Il suffit d’hériter de la classe ServiceTracker Création d’un listener, installation d’un filtre de notifications addingService removedService la méthode addingService sera appelée à chaque ajout de service Voir http://www.eclipsezone.com/eclipse/forums/t91059.rhtml

Gestion de versions intégrée A l’exécution, découverte du service le plus récent Le fichier manifest renseigne la version du service Update du bundle

BundleContext public interface BundleContext { void addBundleListener(BundleListener listener); void addFrameworkListener(FrameworkListener listener); void addServiceListener(ServiceListener listener); void addServiceListener(ServiceListener listener, String filter); Filter createFilter(String filter); ServiceReference[] getAllServiceReferences(String clazz, String filter); Bundle getBundle(); Bundle getBundle(long id); Bundle[] getBundles(); File getDataFile(String filename); String getProperty(String key); Object getService(ServiceReference reference); ServiceReference getServiceReference(String clazz); ServiceReference[] getServiceReferences(String clazz, String filter); Bundle installBundle(String location); Bundle installBundle(String location, InputStream input); ServiceRegistration registerService(String[] clazzes,Object service, Dictionary properties); ServiceRegistration registerService(String clazz, Object service, Dictionary properties); void removeBundleListener(BundleListener listener); void removeFrameworkListener(FrameworkListener listener); void removeServiceListener(ServiceListener listener); boolean ungetService(ServiceReference reference); }

The OSGi Implementations Open source implementations Apache Felix  choisi pour les exemples Eclipse Equinox Gatespace Knopflerfish Felix : http://felix.apache.org/site/downloads.cgi Voir http://www.aqute.biz/

Une Démonstration Hello, OSGi, Part 1 : Bundles for beginners Javaworld Mars 2008 http://www.javaworld.com/javaworld/jw-03-2008/jw-03-osgi1.html avec felix, conteneur OSGi OpenSource HelloActivator HelloServiceActivator HelloClientActivator …. … Le répertoire avec ces exemples est ici (le javaworld.jar est un projet bluej) http://jfod.cnam.fr/NSY102/OSGI/ Si besoin, voir les tutoriaux de D.Donsez et H. Cervantes pour l’installation de felix http://www-adele.imag.fr/users/Didier.Donsez/cours/exemplesosgi/tutorialosgi.htm http://www.humbertocervantes.net/osgitutorial/main.htm http://oscar-osgi.sourceforge.net/tutorial/

Un bundle, (avec blueJ) La démonstration reflète cette présentation http://www.javaworld.com/javaworld/jw-03-2008/jw-03-osgi1.html Part1 Voir Part2 par curiosité Avec bluej Le répertoire /lib/userlib/ contient felix.jar Ou localement pour ce projet vous pouvez placer felix.jar dans le répertoire ./+libs/ Compilation et génération de l’archive sous bluej Remplacement du fichier MANIFEST par le « bon » pour OSGi Utilisation de felix Apprêtez-vous à modifier le fichier MANIFEST des archives ! Pratique sous windows avec WinRAR

Démonstration Avec felix install file:/h:/OSGi/HelloActivator.jar start XX ps update Projet bluej : javaworld.jar

Felix : installation, prémisse Avoir déballé l’archive java -jar bin/felix.jar Nom de profile : ici hello Persistance du framework entre deux exécutions

Prémisse suite, les bundles en place commande ps

install start HelloWorld install file:/h:/osgi/HelloActivator.jar start 4

HelloActivator import org.osgi.framework.BundleActivator; import org.osgi.framework.BundleContext; public class HelloActivator implements BundleActivator{ public void start(BundleContext context){ System.out.println(" bonjour bonjour "); } public void stop(BundleContext context){ System.out.println(" au revoir ");

Le manifest Manifest-Version: 1.0 Bundle-ManifestVersion: 2 Bundle-Name: HelloActivator Bundle-SymbolicName: HelloActivator Bundle-Version: 1.0.0 Bundle-Vendor: NSY102 Bundle-Activator: HelloActivator Import-Package: org.osgi.framework;version="1.3"

Les autres archives selon la même procédure HelloActivator1.jar HelloActivator2.jar HelloClientActivator.jar HelloService.jar HelloServiceTracker.jar Toujours extraites de l’article http://www.javaworld.com/javaworld/jw-03-2008/jw-03-osgi1.html Part1 Lire la deuxième partie javaworld.jar l’archive bluej

Conclusion/discussion ClassLoader Java Dynamic module De bas niveau OSGi SOA Service Oriented Architecture Une plate-forme toute prête de chargement et déchargement Gestion des versions

Annexe . Class Le fichier généré ".class"  Utile/inutile ?

Le fichier généré ".class" Prémisses Format du fichier généré Le constant pool Informations sur l'interface(s) utilisée(s) par cette classe Description des champs des variables de classe ou d'instances Description des méthodes Description de ce fichier  Table des symboles, sans choix d'implantation .

Prémisses Compatibilité binaire chapitre 13 Java Specification Gestion de projets et internet Quelles sont les contraintes de compatibilité binaire ? ? Peut-on ajouter de nouvelles méthodes ou variables d'instance d'une classe tout en garantissant l'exécution d'une application antérieure ?  Forme symbolique du .class

Prémisses ajout de nouveaux champs ajout de nouvelles classes dans un package modification du type de déclaration modification du graphe d'héritage ...  Forme symbolique du .class

Format du ".class" : description informelle ClassFile { u4 magic; u2 minor_version; u2 major_version; u2 constant_pool_count; cp_info *constant_pool; u2 access_flags; u2 this_class; u2 super_class; u2 interfaces_count; u2 *interfaces; u2 fields_count; field_info *fields; u2 method_count; method_info *methods; u2 attributes_count; attribute_info *attributes; } Entête du fichier Symboles et signatures "type" de la classe, son nom, le nom de la super-classe les interfaces Variables de la classe ou d'instances Les méthodes de classe ou d’instances Description de ce fichier

Entête 0xCAFE 0xBABE 3 45 Vérification de la Compatibilité

Le constant_pool cp_info *constant_pool; typedef struct { u1 tag; #define CONSTANT_Class 7 #define CONSTANT_Fieldref 9 #define CONSTANT_Methodref 10 #define CONSTANT_String 8 #define CONSTANT_Integer 3 #define CONSTANT_Float 4 #define CONSTANT_Long 5 #define CONSTANT_Double 6 #define CONSTANT_InterfaceMethoderef 11 #define CONSTANT_NameAndType 12 #define CONSTANT_Asciz 1 #define CONSTANT_Utf8 1 cp_info *constant_pool; typedef struct { u1 tag; u1 *info; }cp_info; Exemple : si pool_constant[i] est un entier alors pool_constant[i].tag == 3); pool_constant[i]->info == valeur de cet entier typedef struct{ u1 tag; u4 bytes; }CONSTANT_Integer_info; u1 : un octet, u4 : 4 octets

Un exemple « primitif » class bulbe{ public static void main( String args[]){ int [] n = new int[6]; n[0]=0;n[1]=2;n[2]=1;n[3]=3;n[4]=4;n[5]=1; boolean sorted = false; while(!sorted){ sorted = true; for(int i = 0; i < 5; i++){ if (n[i] > n[i + 1]){ int temp = n[i]; n[i] = n[i + 1]; n[i + 1] = temp; sorted = false; } }}}

Un exemple de constant_pool pool_count : 31 [ 1] tag: 7 name_index: 9 [ 2] tag: 7 name_index: 20 [ 3] tag: 10 class_index: 2 name_and_type_index: 4 [ 4] tag: 12 class_index: 24 descriptor_index: 28 [ 5] tag: 1 length: 4 this [ 6] tag: 1 length: 1 Z [ 7] tag: 1 length: 13 ConstantValue [ 8] tag: 1 length: 7 Lbulbe; [ 9] tag: 1 length: 5 bulbe [10] tag: 1 length: 18 LocalVariableTable [11] tag: 1 length: 4 temp [12] tag: 1 length: 10 Exceptions [13] tag: 1 length: 10 bulbe.java [14] tag: 1 length: 15 LineNumberTable [15] tag: 1 length: 1 I [16] tag: 1 length: 10 SourceFile [17] tag: 1 length: 14 LocalVariables [18] tag: 1 length: 4 Code [19] tag: 1 length: 4 args [20] tag: 1 length: 16 java/lang/Object [21] tag: 1 length: 4 main

Suite du constant_pool [22] tag: 1 length: 22 ([Ljava/lang/String;)V [23] tag: 1 length: 4 trie [24] tag: 1 length: 6 <init> [25] tag: 1 length: 6 sorted [26] tag: 1 length: 1 n [27] tag: 1 length: 2 [I [28] tag: 1 length: 3 ()V [29] tag: 1 length: 1 i [30] tag: 1 length: 19 [Ljava/lang/String; pool_constant[0] est réservé  Forme symbolique du .class …

access_flag, this_class, super_class #define ACC_PUBLIC 0x0001 #define ACC_FINAL 0x0010 #define ACC_SUPER 0x0020 /* obsolète */ #define ACC_INTERFACE 0x0200 #define ACC_ABSTRACT 0x0400 this_class Indice dans le constant_pool, (nom de la classe) Indice 1 pour l'exemple ( tag 7) super_class Indice dans le constant_pool, (nom de la super classe), Indice 2 pour l'exemple ( tag 7) soit java/lang/Object

field_info typedef struct{ u2 access_flags; u2 name_index; /* indices */ u2 descriptor_index; /* dans le constant_pool */ u2 attributes_count; ConstantValue_attribute *attributes; }field_info; u2 attribute_name_index; u4 attribute_length; u2 constantvalue_index; } ConstantValue_attribute;

Lecture des descripteurs de "Field" FieldType ::= BaseType | ObjectType | ArrayType BaseType B byte C char D double F float I int J long S short Z boolean ObjectType L<classname>; ArrayType [ table Exemples : double m[] [] --> [[D Strings args[] --> [Ljava/lang/String;

Field Fields recense tous les champs d'une classe Statiques fields[i].access_flag & ACC_STATIC == ACC_STATIC ou locaux à chaque instance Note d'implantation : Les types B,C,F,I,L et [ occupent un mot machine (32 bits) Les types D et J occupent 2 mots

method_info typedef struct{ u2 access_flags; u2 name_index; u2 descriptor_index; u2 attributes_count; Code_attribute *attributes; }method_info;

method_info.Code_attribute typedef struct{ u2 start_pc; u2 end_pc; u2 handler_pc; u2 catch_type; } exception_info; u2 attribute_name_index; u4 attribute_length; u2 max_stack; u2 max_locals; u4 code_length; u1 *code; u2 exception_table_length; exception_info *exception_table; u2 attributes_count; attribute_info *attributes; } Code_attribute;

Sur l'exemple method_count: 2 method.access_flags: 0x9 /* c’est la méthode main */ method.name_index: 21 method.descriptor_index: 22 method.attributes_count: 1 attribute_name_index: 18 attribute_length: 297 code : 10,6,bc,a,........3e,b1, /* le byte code 297 octets */ Soit dans le constant_pool [18] tag: 1 length: 4 Code [21] tag: 1 length: 4 main [22] tag: 1 length: 22 ([Ljava/lang/String;)V

Lecture des descripteurs de "method" MethodDescriptor ::= ( FieldType *) ReturnDescriptor ReturnDescriptor ::= FieldType | V V si le type retourné est void Exemples : Object m(int i, double d, Thread T) --> (IDLjava/lang/Thread;)Ljava/lang/Object; void main( String args[]) --> ([Ljava/lang/String;)V

méthodes d'initialisation <init>V Constructeur par défaut de chaque instance Sur l'exemple "bulbe.<init>V" est bien présent <clinit>V méthode d'initialisation d'une classe (bloc static) exécutée une seule fois au chargement de celle-ci

method_info.Code_attribute.attributes typedef struct{ u2 attribute_name_index; u4 attribute_length; u2 line_number_table_length; line_number_info *line_number_table; }LineNumberTable_attribute; --> informations destinées au débogueur symbolique

ClassFile.attributes typedef struct{ u2 attribute_name_index; u4 attribute_length; u2 sourcefile_index; } SourceFile_attribute; Sur l'exemple analyse de 'attributes' attributes_count: 1 source_attribute.name_index : 16 source_attribute.length : 2 source_attribute.sourcefile_index : 13 constant_pool [13] tag: 1 length: 10 bulbe.java [16] tag: 1 length: 10 SourceFile

Pause …  Forme symbolique du .class Usage d’un décompilateur du « .class » en « .java » Par exemple http://www.kpdus.com/jad.html http://members.fortunecity.com/neshkov/dj.html Obfuscator http://proguard.sourceforge.net/

Avant - Après class bulbe{ public static void main(String args[]){ int [] n = new int[6]; n[0]=0;n[1]=2;n[2]=1; n[3]=3;n[4]=4;n[5]=1; boolean sorted = false; while(!sorted){ sorted = true; for(int i = 0; i < 5; i++){ if (n[i] > n[i + 1]){ int temp = n[i]; n[i] = n[i + 1]; n[i + 1] = temp; sorted = false; } }}} // Decompiled by Jad v1.5.8g. Copyright 2001 Pavel Kouznetsov. class bulbe{ bulbe(){ } public static void main(String args[]) { int ai[] = new int[6]; ai[0] = 0;ai[1] = 2;ai[2] = 1; ai[3] = 3;ai[4] = 4;ai[5] = 1; boolean flag = false; while(!flag){ flag = true; int i = 0; while(i < 5) if(ai[i] > ai[i + 1]) int j = ai[i]; ai[i] = ai[i + 1]; ai[i + 1] = j; flag = false; i++; }}}}