60.Java 代码编译和执行的整个过程

亦凉 2022-09-04 14:59 181阅读 0赞

# 60.Java 代码编译和执行的整个过程 #

Java 代码编译是由 Java 源码编译器来完成，流程图如下所示：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3RvdG8xMjk3NDg4NTA0_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_left]  
Java字节码的执行是由 JVM 执行引擎来完成，流程图如下所示：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3RvdG8xMjk3NDg4NTA0_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_left 1]  
Java 代码编译和执行的整个过程包含了以下三个重要的机制：  
Java 源码编译机制  
类加载机制  
类执行机制

**Java 源码编译机制**  
Java 源码编译由以下三个过程组成：  
分析和输入到符号表  
注解处理  
语义分析和生成 class 文件

流程图如下所示：  
![在这里插入图片描述][c5494835ec074705b99a39c613b85221.png_pic_center]

**最后生成的 class 文件由以下部分组成：**  
结构信息。包括 class 文件格式版本号及各部分的数量与大小的信息。  
元数据。对应于 Java 源码中声明与常量的信息。包含类/继承的超类/实现的接口的声明信息、域与方法声明信息和常量池。  
方法信息。对应 Java 源码中语句和表达式对应的信息。包含字节码、异常处理器表、求值栈与局部变量区大小、求值栈的类型记录、调试符号信息。

## 类加载机制 ##

JVM 的类加载是通过 ClassLoader 及其子类来完成的，类的层次关系和加载顺序可以由下图来描述：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3RvdG8xMjk3NDg4NTA0_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_left 2]

1）Bootstrap ClassLoader  
负责加载 J A V A H O M E 中 j r e / l i b / r t . j a r 里 所 有 的 c l a s s ， 由 C + + 实 现 ， 不 是 C l a s s L o a d e r 子 类 。 2 ） E x t e n s i o n C l a s s L o a d e r 负 责 加 载 J a v a 平 台 中 扩 展 功 能 的 一 些 j a r 包 ， 包 括 JAVA\_HOME中jre/lib/rt.jar里所有的 class，由 C++ 实现，不是 ClassLoader 子类。 2）Extension ClassLoader 负责加载Java平台中扩展功能的一些 jar 包，包括 JAVAHOME中jre/lib/rt.jar里所有的class，由C\+\+实现，不是ClassLoader子类。2）ExtensionClassLoader负责加载Java平台中扩展功能的一些jar包，包括JAVA\_HOME中jre/lib/\*.jar或-Djava.ext.dirs指定目录下的 jar 包。  
3）App ClassLoader  
负责记载 classpath 中指定的 jar 包及目录中 class。  
4）Custom ClassLoader  
属于应用程序根据自身需要自定义的 ClassLoader，如 Tomcat、jboss 都会根据 J2EE 规范自行实现ClassLoader。  
加载过程中会先检查类是否被已加载，检查顺序是自底向上，从 Custom ClassLoader 到 BootStrap ClassLoader 逐层检查，只要某个Classloader已加载就视为已加载此类，保证此类只所有 ClassLoade r加载一次。而加载的顺序是自顶向下，也就是由上层来逐层尝试加载此类。

## 类执行机制 ##

JVM 是基于栈的体系结构来执行 class 字节码的。线程创建后，都会产生程序计数器（PC）和栈（Stack），程序计数器存放下一条要执行的指令在方法内的偏移量，栈中存放一个个栈帧，每个栈帧对应着每个方法的每次调用，而栈帧又是有局部变量区和操作数栈两部分组成，局部变量区用于存放方法中的局部变量和参数，操作数栈中用于存放方法执行过程中产生的中间结果。栈的结构如下图所示：  
![在这里插入图片描述][a60598b9687e433aaca6ba5c686a0d6c.png_pic_left]

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