1、Javac概述
编译器可以将编程语言的代码转换为其他形式，如Javac，将Java语言转换为虚拟机能够识别的.class文件形式。而这种将java源代码（以.java做为文件存储格式）转换为class文件格式的过程一般也称为编译器的前端。要将字节码变为机器码还需要后端编译器，如JIT编译器（Just In Time Compiler）。或者还可以通过AOT编译器直接将Java源代码编译为本地机器代码。本书涉及的主要内容就是Sun的Javac编译器。
javac1.7中没有使用像Lex、YACC这样的生成器工具，词法、语法分析与代码生成全都是手工实现的，具有简单、灵活、高效的特点
在转换的过程中自然要遵循各种各样的规范，涉及到的主要的规范有：
（1）java语法规范The Java Language Specification (JLS)
（2）虚拟机规范 The Java Virtual Machine Specification (JVMS) 所定义
（3）同时,该编译器会处理注解,这是被Pluggable Annotation Processing API (JSR 269). 所定义的. 同样,该编译器还支持 the Java Compiler API (JSR 199)
Javac将Java源代码转变为字节码的过程中涉及到词法分析、语法分析、语义分析及代码生成等阶段，如下图所示。
（1）词法分析
词法分析的主要作用就是将源码转换为Token流，如下示例。
package compile;
package->PACKAGE
compile->IDENTIFIER
;->SEMI
public class TJavac { String v = "helloworld!"; }
public->IDENTIFIER
class ->CLASS
TJavac->IDENTIFIER
{->BRACE
String->STRING
v->IDENTIFIER
=->EQ
"helloworld!"->STRINGLITERAL
;->SEMI
}-> RBRACE
可以看到，词法分析过程将Java源代码按照Java关键字、自定义关键字、符号等按顺序分解为了可识别的Token流。
（2）语法分析
将进行词法分析后形成的Token流中的Token组合成遵循Java语法规范的语法节点，形成一颗基本的语法树。如下图所示。
（3）语义分析
语义分析过程最为复杂，这个过程涉及到的细节众多，除了对代码编写者写出的代码根据JLS规范进行严格的检查外，还必须为后面的代码生成阶段准备各种数据，如符号表、标注抽象语法树节点的符号及类型等。上面例子中是否可将常量字符串"helloworld!"赋值给类型为String的变量v也是在这一阶段做校验。
（4）代码生成
将语义分析后的注解语法树转化成字节码，并将字节码写入*.class文件。
- 将java的代码块转化为符合JVM语法的命令形式，这就是字节码，然后
- 按照JVM的文件组织格式将字节码输出到*.class文件中
2、Javac源码与调试
首先需要下载openJDK源码，本书涉及的源码都是基于JDK7的，所以读者也可以到https://download.java.net/openjdk/jdk7下载源代码的zip包，下载的包为
openjdk-7-fcs-src-b147-27_jun_2011.zip
解压后在openjdk/langtools/src/share/classes/com/sun/tools路径下找到javac，在Eclipse中创建一个java项目，然后将javac的源代码复制到该项目中, 如图所示:
还需要com\sun\source包下的类。
由于tools.jar中也会包含Javac编译器的.class文件，所以为了避免API引用的混乱，这里需要将tools.jar从classpath中排除。
Java SE 6 之后自身集成了运行时编译的组件：javax.tools，存放在 tools.jar 包里，可以实现 Java 源代码编译，帮助扩展静态应用程序。该包中提供主要类可以从 Java String、StringBuffer 或其他 CharSequence 中获取源代码并进行编译。
javac源代码结构说明 用官方的一张图进行说明:
在com.sun.tools.javac下有如下几个包,现说明如下:
1. api –> 实现了JavaCompiler 和javax.tools中其他的api
2. code –> 定义了Java程序的语义元素的表示，如符号、作用域和类型，在javax.lang.model.*.中实现.
3.comp –> 编译器的主要处理阶段，如标记、流分析、“解语法糖”和擦除
4. file –> 使用java.nio.file 的api来访问本地的文件系统.
5. jvm –> 读取和写class文件,生成字节码
6. main –> 编译的主要驱动代码,提供了多样的编译步骤选项
7.model –> javax.lang.model.*. 的额外实现类
8.parser –> 读取java源文件生成语法树
9.processing –> 实现了在javax.annotation.processing.*定义的api
10.resources –> 信息本地化和版本信息的资源文件
11. tree –> 编译器的语法树的表示和实用类，实现了com.sun.source.*.中定义的api
12. util –> 工具类
参考文章：https://blog.csdn.net/qq_26000415/article/details/82254426
另外还有javac的测试用例，在openjdk\langtools\test\tools\javac下，可以导入。
4、Javac支持命令及相关实现
Javac提供了一些命令，用于编译Java源文件，如果安装且配置了Java的Path路径，可在Windows的命令行窗口中键入java -help命令查看、或者直接查看Javac源码中的枚举类OptionName，其中定义了Javac支持的所有命令。
下面简单介绍几个命令，其它相关的命令将在后续使用到时再介绍。
-help
-version
-d
-s
这些都是标准且常见的命令，还有另外一些不常用的扩展命令如-Xlint及隐藏命令如-fullversion，这些隐藏命令无法通过-help进行查看。
JavacOption接口定义了对这些命令的一些常用操作，并且通过内部枚举类OptionKind将所有命令分为三类，如下：
enum OptionKind {
NORMAL,
EXTENDED,
HIDDEN,
}
JavacOption接口中定义的方法如下：
public interface JavacOption {
OptionKind getKind();
/** Does this option take a (separate) operand?
* @return true if this option takes a separate operand
*/
boolean hasArg();
/** Does argument string match option pattern?
* @param arg the command line argument string
* @return true if {@code arg} matches this option
*/
boolean matches(String arg);
/** Process an option with an argument.
* @param options the accumulated set of analyzed options
* @param option the option to be processed
* @param arg the arg for the option to be processed
* @return true if an error was detected
*/
boolean process(Options options, String option, String arg);
/** Process the option with no argument.
* @param options the accumulated set of analyzed options
* @param option the option to be processed
* @return true if an error was detected
*/
boolean process(Options options, String option);
}
相关类对这个接口进行了实现，如下：
调用Option的getKind方法返回为NORMAL，HiddenOption为HIDDEN，XOption为EXTENDED。所有命令可通过继承这三个实现类，选择性的实现相关的方法。Javac具体的实现在RecognizedOptions类中的getAll()方法，
通过匿名类来改写实现类中方法的默认行为，如：
new Option(VERSION,"opt.version") {
@Override
public boolean process(Options options, String option) {
helper.printVersion();
return super.process(options, option);
}
}
对version命令的process()方法进行了实现，通过调用helper对象的prinVersion()方法打印当前的JDK版本。
每个命令对应不同的匿名类，这些匿名类最终会存储到Option数组中返回给getAll()方法的调用者。
还记得上面在实现version命令时传入的helper对象吗？这个对象的接口类型为OptionHelper，从名字也不难看出，它是用来辅助实现命令的，下面来具体看看这个接口的实现，如下代码：
public interface OptionHelper {
void setOut(PrintWriter out);
void error(String key, Object... args);
void printVersion();
void printFullVersion();
void printHelp();
void printXhelp();
void addFile(File f);
void addClassName(String s);
}
当我们有了这样一个辅助类后就可以调用getAll()方法获取所有的命令了，Bootstrap类中定义了一个私有的recognizedOptions属性，如下：
OptionHelper optionHelper = new OptionHelper() {
public void setOut(PrintWriter out) {
Bootstrap.this.out = out;
}
public void error(String key, Object... args) {
Bootstrap.this.error(key, args);
}
public void printVersion() {
Log.printLines(out, getLocalizedString("version", ownName, JavaCompiler.version()));
}
public void printFullVersion() {
Log.printLines(out, getLocalizedString("fullVersion", ownName, JavaCompiler.fullVersion()));
}
public void printHelp() {
help();
}
public void printXhelp() {
xhelp();
}
public void addFile(File f) {
filenames.add(f);
}
public void addClassName(String s) {
classnames.append(s);
}
};
private Option[] recognizedOptions = RecognizedOptions.getJavaCompilerOptions(optionHelper);
调用getJavaCompilerOptions()方法其实也是间接调用了getAll()方法。现在我们可以传入命令-version来查看Javac是如何处理用户传递过来的命令的。
调用时最终会调用如下方法：
public int compile(String[] args,
String[] classNames,
Context context,
List fileObjects,
Iterable processors)
这个方法传递的参数有点多，不过我们的-version命令是在数组args中，这个方法通过调用processArgs(args,classNames)方法来执行-version命令，此就去的实现逻辑也很简单，通过循环找到-version在recognizedOptions中的匿名实现类并调用process()方法，最终通过调用helper对象的printVersion()方法来实现JDK版本号的打印。