Java程序的编译与运行

阅读更多

        Java是一种面向对象的语言，是现今世界上最好的语言之一；

        Java源代码的默认编译结果并非是本地机器指令，而是具有平台通用性的字节码，因此Java是一种一次编译，处处运行的语言；Java的源代码编译出来的字节码文件，是在Java虚拟机（jvm）中运行的，虽然不同平台的Java虚拟机的实现机制不尽相同，但是编译出来的字节码却是一样的；因此Java又是一种跨平台的语言， 并且能解决程序的安全性问题、跨平台移植性问题；

       Java技术的核心就是JVM，JVM是由一组规范所定义的抽象计算机，JVM的主要任务就是负责将字节码装载到其内部，解释/编译为对应平台上的机器指令执行；目前市场上主流的虚拟机内部一般都包括编译器和解释器，这样设计的原因，通过解释器和编译器的协同工作，既可以保证程序的响应时间，又可以提高程序的执行性能，并且对编译器的工作压力也降低了一定程度的负载；这样就可以当虚拟机启动的时候，解释器可以首先发挥作用，而不必等待编译器全部编译完成再执行，这样就可以节省好多不必要的编译时间，并且随着程序运行时间的推移，编译器逐渐发挥作用，根据热点探测功能，将有价值的字节码编译为机器指令，以换取更高的程序执行效率；

            知识普及到此结束；接下来我要讲的有三个方面：

      1、Java程序编译和运行的大概讲解

      2、Java程序的编译原理

      3、Java程序的运行

 

 

一、Java程序的编译与运行概述

       我们为了提升写代码的速度，我们每个人都有自己使用的编译器，当我们运行完一个程序后，我们的编译器文件夹中一会显示一个多出来的target（也可能是其他的），这个包下面的目录结构和我们的主程序包的结构是一样的，只不过每一个.java都变成了对应的.class文件；这些文件就是我们开篇提到的源程序编译出来的字节码文件，我理解的编译器的作用就是给程序员代码提示，和编译源代码的作用，当然Java也有自带的编译器；

        大家都知道Java是在JVM上运行的，事实上在JVM上运行的是Java编译过后的字节码文件；上面提到了我们的JVM是一种抽象的计算机，那么JVM的位置是在哪的？JVM又是如何处理多个程序的呢？我的理解是这样的：大多数Java虚拟机的书籍上都说JVM在jre包下面，那我们就可以说是JVM对我们的体现就是一堆代码；当我们运行程序的时候对其进行调用，我们当前运行的程序就会创建一个虚拟机实例，然后进行各种分配；我们都知道虚拟机只有一个，而每一次的代码都要在这同一个虚拟机中进行运行；那虚拟机又是如何处理的呢？我对这一块的想法是这样的，Java是一门面向对象的语言，我们写代码的过程中，当我们需要某一个对象的时候我们会new一个，那么我认为这个思想对虚拟机也是这样的，我们每运行一个完整的Java程序

，我们的虚拟机就会new一个虚拟机实例；虚拟机是没有没有生命周期的，但是这些虚拟机实例是有生命周期的，我们的字节码文件开始运行的时候创建本程序的虚拟机实例，当程序结束的时候，虚拟机实例死亡；

 

二、Java程序字节码的编译原理

         javac 编译器将Java代码编译成一个有效的字节码文件主要经过四个主要步骤：词法解析、语法解析、语义解析、生成字节码；

         ①词法解析：

          将Java源码中的关键字和标示符等内容转换为符合Java语法规范的Taken序列，然后按照指定的顺序规则进行匹配校验，这就是词法解析；Taken序列是一组对应源代码字符集合的单词序列，简单的说，Taken序列就是一个枚举类型，其内部定义了许多符合Java语法规范并与源码字符集合相对应的枚举常量、

          ②语法解析：

           指将词法解析后的Taken序列整合为一课结构化的语法树；
          ③语义解析

           将之前语法解析步骤所产生的语法树扩充的更加完善，后续编译器会使用语义解析后的语法树直接生成字节码；

           ④生成字节码

            调用compile()方法进行编译；compile()方法本身不具备执行编译的能力，而是在运行时调用其他的编译方法最终完成字节码的编译；

 

 

三、Java程序的运行

      Java源码编译过后的有效的字节码文件在jvm中运行（见一）； 

      jvm的生命周期