JVM虚拟机-Class文件之魔数

一、魔数之定义

魔数这个词在不同领域代表不同的含义。在计算机领域，魔数有两个含义，一指用来判断文件类型的魔数；二指程序代码中的魔数，也称魔法值。

• 大多数情况下，我们都是通过扩展名来识别一个文件的类型的，比如我们看到一个.txt类型的文件我们就知道他是一个纯文本文件。但是，扩展名是可以修改的，当一个文件的扩展名被修改过，怎么识别一个文件的类型呢？这就用到了我们提到的“魔数”。
• 所谓魔数和魔字符串就是指在代码中出现但没有解释的数字常量或字符串，又称魔法值。如果在某个程序中你使用了魔数，那么在几个月或几年后你将很可能不知道它的含义是什么。

很多类型的文件，其起始的几个字节的内容是固定的（或是有意填充，或是本就如此）这几个字节的内容也被称为魔数，因为根据这几个字节的内容就可以确定文件类型。有了这些魔术数字，我们就可以很方便的区别不同的文件。常见文件的魔数如下：

1. JPEG (jpg)，文件头：FFD8FF 
2. PNG (png)，文件头：89504E47 
3. GIF (gif)，文件头：47494638 
4. TIFF (tif)，文件头：49492A00 
5. Windows Bitmap (bmp)，文件头：424D 
6. CAD (dwg)，文件头：41433130 
7. Adobe Photoshop (psd)，文件头：38425053 
8. Rich Text Format (rtf)，文件头：7B5C727466 
9. XML (xml)，文件头：3C3F786D6C 
10. HTML (html)，文件头：68746D6C3E 
11. Email [thorough only] (eml)，文件头：44656C69766572792D646174653A 
12. Outlook Express (dbx)，文件头：CFAD12FEC5FD746F 
13. Outlook (pst)，文件头：2142444E 
14. MS Word/Excel (xls.or.doc)，文件头：D0CF11E0 
15. MS Access (mdb)，文件头：5374616E64617264204A 
16. WordPerfect (wpd)，文件头：FF575043 
17. Postscript (eps.or.ps)，文件头：252150532D41646F6265 
18. Adobe Acrobat (pdf)，文件头：255044462D312E 
19. Quicken (qdf)，文件头：AC9EBD8F 
20. Windows Password (pwl)，文件头：E3828596 
21. ZIP Archive (zip)，文件头：504B0304 
22. RAR Archive (rar)，文件头：52617221 
23. Wave (wav)，文件头：57415645 
24. AVI (avi)，文件头：41564920 
25. Real Audio (ram)，文件头：2E7261FD 
26. Real Media (rm)，文件头：2E524D46 
27. MPEG (mpg)，文件头：000001BA 
28. MPEG (mpg)，文件头：000001B3 
29. Quicktime (mov)，文件头：6D6F6F76 
30. Windows Media (asf)，文件头：3026B2758E66CF11 
31. MIDI (mid)，文件头：4D546864 

二、Class文件中的魔数

为了方便虚拟机识别一个文件是否是class类型的文件，SUN公司规定每个class文件都必须以一个word(四个字节)作为开始，这个数字就是魔数。魔数是由四个字节的无符号数组成的，Java的.class文件，开头的4个字节是0xCAFEBABE。 这个魔数值在Java还被称作“ Oak”语言的时候（大约是1991年前后）就已经确定下来了。它还有一段很有趣的历史，据Java开发小组最初的关键成员Patrick Naughton 所说:“我们一直在寻找一些好玩的、容易记忆的东西，选择0xCAFEBABE是因为它象征着著名咖啡品牌Peet's Coffee深受欢迎的Baristas咖啡。”下图就是一个编译后的class文件，可以看到文件开头就是cafebabe。

三、魔数与Class文件的版本

紧接着魔数的4个字节存储的是Class文件的版本号:第5和第6个字节是次版本号(Minor Version)，第7和第8个字节是主版本号(Major Version)。

Java的版本号是从45开始的，JDK 1.1之后 的每个JDK大版本发布主版本号向上加1(JDK 1.0~1.1使用了45.0~45.3的版本号)，高版本的JDK能 向下兼容以前版本的Class文件，但不能运行以后版本的Class文件，因为《Java虚拟机规范》在Class文 件校验部分明确要求了即使文件格式并未发生任何变化，虚拟机也必须拒绝执行超过其版本号的Class 文件。

例如，JDK1.1能支持版本号为45.0~45.65535的Class文件，无法执行版本号为46.0以上的Class文件，而JDK1.2则能支持45.0~46.65535的Class文件。目前最新的JDK版本为13，可生成的Class文件主版本号最大值为57.0。

上图中的版本号是34，对应的十进制为52，所以对应的JDK版本为1.8。

从JDK 1.1到13之间，主流JDK版本编译器输出的默认的和可支持的Class文件版本：

参考资料：

1. https://blog.csdn.net/cold___play/article/details/105325698
2. https://blog.csdn.net/shendeguang/article/details/18449627