Java整個(gè)編譯以及運(yùn)行的過(guò)程相當(dāng)繁瑣，本文通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的程序來(lái)簡(jiǎn)單的說(shuō)明整個(gè)流程。
如下圖，Java程序從源文件創(chuàng)建到程序運(yùn)行要經(jīng)過(guò)兩大步驟：
- 源文件由編譯器編譯成字節(jié)碼(ByteCode)
- 字節(jié)碼由java虛擬機(jī)解釋運(yùn)行。因?yàn)閖ava程序既要編譯同時(shí)也要經(jīng)過(guò)JVM的解釋運(yùn)行，所以說(shuō)Java被稱為半解釋語(yǔ)言( "semi-interpreted" language)。
java程序編譯運(yùn)行過(guò)程
下面通過(guò)以下這個(gè)java程序，來(lái)說(shuō)明java程序從編譯到最后運(yùn)行的整個(gè)流程。代碼如下：
?//MainApp.java??public class MainApp {??? ? public static void main(String[] args) {??? ? ? ? Animal animal = new Animal("Puppy");??? ? ? ? animal.printName();??? ? }??}??//Animal.java??public class Animal {??? ? public String name;??? ? public Animal(String name) {??? ? ? ? this.name = name;??? ? }??? ? public void printName() {??? ? ? ? System.out.println("Animal ["+name+"]");??? ? }??}??第一步(編譯): 創(chuàng)建完源文件之后，程序會(huì)先被編譯為.class文件。Java編譯一個(gè)類時(shí)，如果這個(gè)類所依賴的類還沒(méi)有被編譯，編譯器就會(huì)先編譯這個(gè)被依賴的類，然后引用，否則直接引用，這個(gè)有點(diǎn)象make。如果java編譯器在指定目錄下找不到該類所其依賴的類的.class文件或者.java源文件的話，編譯器話報(bào)“cant find symbol”的錯(cuò)誤。
編譯后的字節(jié)碼文件格式主要分為兩部分：常量池和方法字節(jié)碼。常量池記錄的是代碼出現(xiàn)過(guò)的所有token(類名，成員變量名等等)以及符號(hào)引用(方法引用，成員變量引用等等);方法字節(jié)碼放的是類中各個(gè)方法的字節(jié)碼。下面是MainApp.class通過(guò)反匯編的結(jié)果，我們可以清楚看到.class文件的結(jié)構(gòu)：
圖2 MainApp類常量池
圖3 MainApp類方法字節(jié)碼
第二步(運(yùn)行)：java類運(yùn)行的過(guò)程大概可分為兩個(gè)過(guò)程：
- 類的加載
- 類的執(zhí)行。需要說(shuō)明的是：JVM主要在程序第一次主動(dòng)使用類的時(shí)候，才會(huì)去加載該類。也就是說(shuō)，JVM并不是在一開(kāi)始就把一個(gè)程序就所有的類都加載到內(nèi)存中，而是到不得不用的時(shí)候才把它加載進(jìn)來(lái)，而且只加載一次。
下面是程序運(yùn)行的詳細(xì)步驟：
- 在編譯好java程序得到MainApp.class文件后，在命令行上敲java AppMain。系統(tǒng)就會(huì)啟動(dòng)一個(gè)jvm進(jìn)程，jvm進(jìn)程從classpath路徑中找到一個(gè)名為AppMain.class的二進(jìn)制文件，將MainApp的類信息加載到運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)的方法區(qū)內(nèi)，這個(gè)過(guò)程叫做MainApp類的加載。
- 然后JVM找到AppMain的主函數(shù)入口，開(kāi)始執(zhí)行main函數(shù)。
- main函數(shù)的第一條命令是Animal animal = new Animal("Puppy");就是讓JVM創(chuàng)建一個(gè)Animal對(duì)象，但是這時(shí)候方法區(qū)中沒(méi)有Animal類的信息，所以JVM馬上加載Animal類，把Animal類的類型信息放到方法區(qū)中。
- 加載完Animal類之后，Java虛擬機(jī)做的第一件事情就是在堆區(qū)中為一個(gè)新的Animal實(shí)例分配內(nèi)存, 然后調(diào)用構(gòu)造函數(shù)初始化Animal實(shí)例，這個(gè)Animal實(shí)例持有著指向方法區(qū)的Animal類的類型信息(其中包含有方法表，java動(dòng)態(tài)綁定的底層實(shí)現(xiàn))的引用。
- 當(dāng)使用animal.printName()的時(shí)候，JVM根據(jù)animal引用找到Animal對(duì)象，然后根據(jù)Animal對(duì)象持有的引用定位到方法區(qū)中Animal類的類型信息的方法表，獲得printName()函數(shù)的字節(jié)碼的地址。
- 開(kāi)始運(yùn)行printName()函數(shù)
圖4 java程序運(yùn)行過(guò)程
特別說(shuō)明：java類中所有public和protected的實(shí)例方法都采用動(dòng)態(tài)綁定機(jī)制，所有私有方法、靜態(tài)方法、構(gòu)造器及初始化方法都是采用靜態(tài)綁定機(jī)制。而使用動(dòng)態(tài)綁定機(jī)制的時(shí)候會(huì)用到方法表，靜態(tài)綁定時(shí)并不會(huì)用到。本文只是講述java程序運(yùn)行的大概過(guò)程，所以并沒(méi)有細(xì)加區(qū)分。本文的所述的流程非常粗糙，想深入了解的學(xué)員在線咨詢，有專業(yè)老師為你提供免費(fèi)的學(xué)習(xí)資料。
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