javac编译原理初阶

javac编译原理进阶（对此篇的完善）：http://blog.csdn.net/dhcao1112/article/details/79133792

从Java源代码经过编译器编译为jvm虚拟机认识的字节码文件：.java -- .class 。

javac编译器：能将一种语言规范转化为另一种语言规范。

步骤：*.java文件--读取源代码--整理成Token流--分析Token流--整理成语法树--语法转化--代码生成器--.class

四大组件：词法分析器，语法分析器，语义分析器，代码生成器。

词法分析器：读取Java源代码，将每个词读取出来整理成对应的Token流。

语法分析器：检查Token流中的关键词组合起来是否符合Java语言规范，形成一个结构化的语法表达方式：抽象语法树（符合Java语言规范）。

语义分析器：将复杂的语法转换为简单的、基本的语法：foreach转换为for循环，静态变量的确定值，注解的分析。形成一个注解过后的抽象语法树：注解语法树。

代码生成器：进一步将注解过的抽象语法树分析，生成符合JVM语言规范的.class字节码。

一、词法分析器：

例如：package aaa;

        当一个简单的Java类经过编译器时。由词法分析器（主要接口类：com.sun.tools.javac.parser.Lexer）逐个读取Java源代码，一个一个字符的分析，解析成符合Java语言规范的Token流。

        代码过程：主要两个实现类：Scanner和JavaParser。Scanner：读取和归类不同词法。JavacParser：规定了哪些词是符合Java语言规定的。1、在Token（com.sun.tools.javac.parser.Token）中：有许多的元素，什么Token.PACKAGE，Token.PUBLIC等等。2、Java源码中的所有字符集合都创建成一个Name对象，所有的Name对象存在Name.Table这个内部类中。3、有个类叫做Keywords，它保存Name.Table和Token中的对应关系，所有的Java关键字在这个类中都能找到，像什么package,public,int....等等，这个关键字就在Token中对应Token.PACKAGE，Token.PUBLIC，Token.INT...等等。4、词法分析就是让Scanner类将Java源代码中的字符集转换为Token流。

        更细节：例如：在读取到package时，会对应的创建Token.PACKAGE，然后会进入package处理环节，连续的读取Token，读取到Token.COMPILE就是aaa是包名，直到读取“；”表示结束。保证读取到的package后面必须接着包名，而且多级结构package a.b.c.d ;  必须中间由"."连接，读取到这个之后，就会形成一个符合Java规范的Token流，如果读取不符合规范呢？那就会编译报错，在编译器的直接体现就是会有 ‘红线’ 提示。

二、语法分析器

        语法分析器：将词法分析器的Token流组建成更加结构化的语法树，可以理解为将一个个单独的单词组装为一句句带有明确意义的话。

        javac语法树：可以理解为结构化的java语法组成的集合，其组成节点成为语法节点，例如：IfTree(if语法节点)表示的是一个if类型的表达式，for循环的表达式称作for语法节点。每个语法节点都是com.sun.tools.javac.tree.JCTree 的一个实例。

代码过程：例子还是 package aaa；

      在进行词法分析这句代码时，解析到词:package。会调用TreeMaker（所有的语法节点都在这个类中生成，跟词法分析器中的JavacParser一样，它定义了所有的语法节点的生成规则）类：根据Name对象构建一个语法节点：JCIdent语法节点。如果包名是多级目录，将构建成JCFieldAccess语法节点（允许嵌套）。因为package语法规则相对简单，如果：package aaa.b.c.*；这种多级目录，那么建立的package语法节点就是包含多级目录的节点，可以想象成一个树枝的枝丫。这个package语法节点具有一定的嵌套结构，但一定是符合java的package语法规则的。否则报错。

语法数的建立：

    一个Java类。对应一棵语法树。编译器在读取类的时候，在词法分析的同时，根据词法分析的结果构建对应的语法节点，当把所有的源代码解析完毕，就形成了一个更加结构话的语法树。它用另外的方式表达java语言的含义，但更加的趋近JVM所能识别。

三、语义分析器

        在经过词法分析器和语法分析器之后，那么这段代码就能生成字节码了么，肯定是不行的，还要经过语义分析器。关于语义分析器的作用，不需要多说。直接贴出各个类的功能就能理解。

 com.sun.tools.javac.comp.Enter：

        1、将所有类中出现的符号输入到类自身的符号表中，例如：类名称，变量名称和方法名等。包含定义在其父类或者超类的符号！

        2、从上往下解析语法树，将所有的符号都输入到符号表。

   

        com.sun.tools.javac.procession.JavacProcessingEnvironment：

 1、处理annotation注解。

        com.sun.tools.javac.comp.Attr及其相关辅助类：标注检查

        1、变量的类型是否匹配。

        2、变量在使用前是否已经初始化。

        3、能够推导出泛型方法的参数列表。

        4、字符串常量的合并。

        

        com.sun.tools.javac.comp.Flow：分析数据流

        1、检查变量使用前是否被正确赋值。

        2、保证final修饰的变量不会被重复赋值。

        3、确定方法的返回值类型。

        4、所有的Checked Exception都要捕获或者向上抛出。

        5、所有的语句都要被执行到。

        6、去掉无用的代码，比如  if(false) 后的语句。

        7、变量的自动转换：包装类的自动拆封装。

        8、去除语法糖：比如讲foreach转换为简单的for语句。

四、字节码生成器

        在语义分析器之后，语法树已经相当完善，而且较为接近JVM可操作的规范了。接下来，javac会调用com.sun.tools.javac.jvm.Gen类。

        com.sun.tools.javac.jvm.Gen：遍历语法树，生成以.class为后缀的字节码文件。

总结：可见这四个过程都会遍历语法树，每次都对对语法树进行各自的操作，以完善语法树的结构，使得语法树最后达到可以生成字节码的程度。