【java】之java代碼的執行機制

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要在JVM中執行java代碼必須要編譯為class檔案，JDK是如何將Java代碼編譯為class檔案，這種機制通常被稱為Java源碼編譯機制。

1、JVM定義了class檔案的格式，但是並沒有定義如何將java源碼編譯為class檔案，各個廠商在實現JDK時候通常會將符合java語言規範的源碼編譯為class檔案的編譯器，如JDK就是javac

javac編譯產生class檔案的步驟如下：

1、分析和輸入到符號表 (Parse and Enter )

Parse過程所做的為詞法和文法分析，詞法分析(com.sun.tools.javac.parser.Scanner)要完成的是將代碼字串轉變為token序列（例如Token.EQ(name：=)）；文法分析(com.sun.tools.javac.parser.Parser)要完成的是根據文法由token序列產生抽象文法樹。

Enter(com.sun,tools,javac.comp.Enter)過程為將符號輸入到符號表，通常包括確定類的超類型和介面，根據需要添加預設構造器，將類中出現的符號輸入類自身的符號表中等。

2、註解處理（Annotation Processing）

該步驟主要用於處理使用者自定的Annotation，可能帶來的好處是基於annotation來產生附加的代碼或進行一些特殊的檢查，從而節省一些共用的代碼的編寫，例如當採用Lombok時，可大大減少代碼量，編譯是引入Lombok對實體進行編譯後，再通過javap查看class檔案，發現自動成get set toString等方法，此功能基於JSR269,在JDK1.6中提供支援，在Annotation Processing進行後，再次進入Parse and Enter步驟

3、語義分析和產生class檔案(Analyse and Generate)

Analyse步驟基於抽象文法樹進行一系列的文法分析，包括將文法樹中的名字，運算式等元素與變數，方法，類型等聯絡在一起，檢查變數使用前是否聲明，推導泛型方法的型別參數，檢查類型匹配性，進行常量摺疊；檢查所有語句都可到達，檢查所有checked exception都被捕捉或者拋出，檢查變數的確定性賦值(如有傳回值的方法必須定有傳回值)；檢查變數的確定性不重複賦值(例如聲明為final的變數)；解除文法糖(消除if(false) )形式的無用代碼；將泛型Java轉為普通的Java，將含有文法糖的文法樹改為含有簡單語言結構的文法樹，例如for each迴圈，自動裝箱，拆箱等

在完成語義解析後，開始產生class檔案(com.sun.tools.javac.jvm.Gen)產生的步驟，首先將執行個體成員初始化器手機到構造器中，將靜態成員初始化器手機為<cinit>();接著將抽象文法樹產生位元組碼，採用的方法為後序遍曆文法樹，並進行最後的少量代碼轉換（例如String相加轉變為StringBuilder操作）；最後從符號表產生class檔案。

產生class檔案除了javac之外，還可以通過ECJ(Eclipse compiler for java) 或者是Jikes等編譯器來將Java源碼編譯為class檔案。

class檔案不僅僅存放了位元組碼，還存放了很多輔助JVM來執行class的附加資訊，一個class檔案包括

-結構資訊

包括class檔案格式版本號碼及各部分的數量和大小資訊

-中繼資料

簡單的說可以認為是方法資訊對用的java源碼中語句，運算式對應的資訊，主要有位元組碼，異常處理表，求值棧與局部變數區大小，求值棧的類型記錄，調試用符號資訊。

 

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