Java 代碼編譯和執(zhí)行的整個過程

Java 代碼編譯和執(zhí)行的整個過程

Java 代碼編譯是由 Java 源碼編譯器來完成，流程圖如下所示：

Java 字節(jié)碼的執(zhí)行是由 JVM 執(zhí)行引擎來完成，流程圖如下所示：

Java 代碼編譯和執(zhí)行的整個過程包含了以下三個重要的機制：

• Java 源碼編譯機制
• 類加載機制
• 類執(zhí)行機制

Java 源碼編譯機制

Java 源碼編譯由以下三個過程組成：

• 分析和輸入到符號表
• 注解處理
• 語義分析和生成 class 文件

流程圖如下所示：

最后生成的 class 文件由以下部分組成：

• 結構信息。包括 class 文件格式版本號及各部分的數(shù)量與大小的信息。
• 元數(shù)據(jù)。對應于 Java 源碼中聲明與常量的信息。包含類/繼承的超類/實現(xiàn)的接口的聲明信息、域與方法聲明信息和常量池。
• 方法信息。對應 Java 源碼中語句和表達式對應的信息。包含字節(jié)碼、異常處理器表、求值棧與局部變量區(qū)大小、求值棧的類型記錄、調(diào)試符號信息。

類加載機制

JVM 的類加載是通過 ClassLoader 及其子類來完成的，類的層次關系和加載順序可以由下圖來描述：

1）Bootstrap ClassLoader

負責加載$JAVA_HOME中jre/lib/rt.jar里所有的 class，由 C++ 實現(xiàn)，不是 ClassLoader 子類。

2）Extension ClassLoader

負責加載Java平臺中擴展功能的一些 jar 包，包括$JAVA_HOME中jre/lib/*.jar或-Djava.ext.dirs指定目錄下的 jar 包。

3）App ClassLoader

負責記載 classpath 中指定的 jar 包及目錄中 class。

4）Custom ClassLoader

屬于應用程序根據(jù)自身需要自定義的 ClassLoader，如 Tomcat、jboss 都會根據(jù) J2EE 規(guī)范自行實現(xiàn) ClassLoader。

加載過程中會先檢查類是否被已加載，檢查順序是自底向上，從 Custom ClassLoader 到 BootStrap ClassLoader 逐層檢查，只要某個 Classloader 已加載就視為已加載此類，保證此類只所有 ClassLoade r加載一次。而加載的順序是自頂向下，也就是由上層來逐層嘗試加載此類。

類執(zhí)行機制

JVM 是基于棧的體系結構來執(zhí)行 class 字節(jié)碼的。線程創(chuàng)建后，都會產(chǎn)生程序計數(shù)器（PC）和棧（Stack），程序計數(shù)器存放下一條要執(zhí)行的指令在方法內(nèi)的偏移量，棧中存放一個個棧幀，每個棧幀對應著每個方法的每次調(diào)用，而棧幀又是有局部變量區(qū)和操作數(shù)棧兩部分組成，局部變量區(qū)用于存放方法中的局部變量和參數(shù)，操作數(shù)棧中用于存放方法執(zhí)行過程中產(chǎn)生的中間結果。棧的結構如下圖所示：