字节码的编译原理

1.编译原理

    java编译器在将java源码编译为一个有效的字节码文件，主要会经历4个步骤：词法解析à语法解析à语义解析à生成字节码

2.词法解析步骤

2.1词法解析过程

     词法解析是javac编译器执行字节码编译的第一步。主要任务就是将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Token序列，然后按照指定的顺序规则进行匹配校验，以便为后续的语法解析步骤做准备。

2.2 Token序列

Token无非就是一组对应源码字符集合的单词序列。简单来说，Token其实就一个枚举类型，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。

2.3源码字符集合与Token之间的对应关系

问题一：源码字符集合究竟是如何转换成Token的？

    答：当词法解析器需要将源码字符集合转换为Token时，就会通过Names类去调用Name类的fromChars()方法获取一个Name对象，然后在调用Keywords类的key()方法时传入这个Name对象就可以成功获取出对应Token，这样一来词法解析器即可成功地将源码字符集合转换为Token.

 

     问题二：源码字符集合转成Token后，词法解析器是采用什么方式保存源码字符集合与Token之间的对应关系？

     答：词法解析器在将源码字符转换为Token之前，会先将每一个字符集合都转换为一个对应的Name对象，也就是说，每一个源码字符集合其实就是一个Name对象，然后再由com.sun.tools.javac.parser.Keywords负责实际的Token转换任务。Keywords类会将Token中所有枚举常量全部转换为Name对象，然后将其存储在Name对象的内部类Table中，这样一来源码字符集合与Token之间对应关系就成功构成建起来了。

2.4词法解析例子——package关键字

3. 语法解析步骤

1)        语法解析指的就是将匹配后的Token序列整合为一颗结构化的抽象语法树。也就是说，词法解析后的Token序列其实还并不完善，因为这些Token所代表的只是一个对应的单个源码字符集合，还并没有按照指定的语法规则将其相关的一组或者一段Token整合起来。

2)        语法解析的主要任务恰恰就是将零散的Token按照指定的Java语法规范整合起来形成一个有机的整体，比如：一个try语句后面肯定会接上一个catch或者finally子句，这就是语法解析步骤的任务。

3)        JCTree类实际上与语法树中的每一个语节点都保持着密不可分的关系，因为语法树中的每一个语法节点实际上都直接或者间接地继承了JCTree类，并且这些语法节点对象都以静态内部类的形式定义在该类中。

4.语义解析步骤

1)        为没有构造方法的类型添加缺省的无参构造方法；

2)        检查任何类型的变量在使用前是否都已经经历过初始化；

3)        检查变量类型是否与值匹配；

4)        检查STRING类型的常量进行合并处理[OW1] 

5)        检查代码中所有操作语句是否可达；

6)        异常检查；

7)        解除Java语法糖。

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 [OW1]

(1).编译器在执行语义解析时，会检查String变量中是否包含多个常量信息并通过符号“+”组合在一起，如果确实存在，语义解析器则会将其合并为一个字符串，这就是常量折叠操作

(2).使用Unicode编码格式的char类型可以用于存储世界上所有的文字信息，但类型的二进制位数只有16bit，也就是说，char类型的变量只能够存储单个字符。

(3).String类型就是Java语法层面定义的一种专门用于存储字符串信息的数据结构，其底层实现无非就是替大家封装过程而已。

5.生成字节码

所谓编译字节码，无非就是将符合Java语法规范的java代码转换为符合JVM规范的字节码文件。