JVM-程式編譯與代碼早期（編譯期）最佳化，jvm-編譯

JVM-程式編譯與代碼早期（編譯期）最佳化，jvm-編譯
 早期（編譯期）最佳化

一、Javac編譯器

　　1.Javac的原始碼與調試

　　　　Javac的原始碼放在JDK_SRC_HOME/langtools/src/shares/classes/com/sun/tools/javac中，除了JDK自身的API之外，就只引用了JDK_SRC_HOME/langtools/src/shares/classes/com/sun/*裡面的代碼，調試環境建立起來簡單方便，因為基本上不需要處理依賴關係。

　　　　編譯過程大致可以分成3個過程：

　　　　（1）解析與填充符號表過程

　　　　（2）插入式注釋處理器的註解過程處理

　　　　（3）分析與位元組碼產生過程

　　　　Javac編譯動作的入口是com.sun.tools.javac.main,JavaCompikler類，上述3個過程的代碼邏輯集中在這個類的compiler（）和compiler2（）方法中。

 

　　2.解析與填充符號表

　　　　解析步驟包括詞法分析和文法分析兩個過程

　　（1）詞法、文法分析

詞法分析是將原始碼的位元組流變成標記（Token）集合，單個字元是程式編碼過程的最小元素，而標記則是編譯過程的最小元素。

　　　　在Javac的原始碼中，詞法分析過程由com.sun.tools.javac.parser.Scanner類來實現。

　　　　詞法分析是根據Token序列構造抽象文法樹的過程，抽象文法是一種用來描述程式碼文法結構的樹形表示方式，文法樹的每一個節點都代表著程式碼中的一個文法結構。

　　　　文法分析過程由com.sun.tools.javac.parser.Parse類來實現，這個階段產生出抽象文法樹有com.sun.tools.javac.tree.JTree類表示，經過這個步驟之後，編譯器就基本不會再對原始碼檔案進行操作了，後續的操作都建立在抽象文法樹上。

 

　　　（2）填充符號表

　　　　　　符號表（Symbol Table）是由一組符號地址和符號資訊構成的表格。

　　　　　　在文法分析中，符號表所登記的內容將用於文法分析檢查和產生中間代碼。

　　　　　　在目標代碼產生階段，當對符號名進行地址分配時，符號表是地址分配的依據。

　　　　　　在Javac原始碼中，填充符號表的過程由com.sun.tools.javac.compiler.Enter類來實現，此過程的出口是一個待處理列表（ToDoList），包含；了每一個編譯單元的抽象文法樹的頂級節點以及package-info-java的頂級節點。

 

　　3.註解處理器

　　　　在Javac源碼中，插入式註解處理器的初始化過程是在initProcessAnnotations（）方法中完成的，而它的執行過程則是在ProcessAnnotations（）方法中完成的。這個方法判斷是否有新的註解處理器需要執行，如果有的話，通過com.sun.tools.javac.Processing.JavacProvcessingEnviroment類的doProcessing（）方法產生一個新的JavaCompiler對象對編譯的後續步驟進行處理。

 

　　4.語義分析與位元組碼產生

　　　　（1）標註檢查：內容包括諸如變數使用前後是否已被聲明，變數與賦值之間的資料類型是否能夠匹配等。在標註檢查步驟中，還有一個重要的動作，稱為常量摺疊。

　　　　　　標註檢查步驟在javac原始碼中實作類別是com.sun.tools.javacComp.Attr類和com.sun.tools.javac.comp.Check類。

　　　　（2）資料及控制分析

　　　　　　對程式上下文邏輯更進一步的驗證，它可以檢查出諸如程式局部變數在使用前後是否有賦值，方法的每一條路徑是否都有傳回值，是否所有的受檢查異常都被正確出來了等問題。

　　　　　　在Javac的原始碼中，資料及控制流程分析的入口是flow（）方法，具體操作是由com.sun.tools.javac.comp.Flow類來完成的。

　　　　（3）解文法糖

　　　　　　文法糖（Syntatic Sugar），也稱糖衣文法，指在電腦語言中添加的某種文法，這種文法對語言的功能並沒有影響，但是更方便使用。

　　　　　　在Javac的原始碼中，解文法糖的過程由的desugar（）方法觸發，在com.dun.tools.javac.comp.TransTypes類和com.sun.tools.javac.comp.Lower類中完成。

　　　　（4）位元組碼產生

　　　　　　位元組碼產生是Javac編譯過程的最後一個階段，在Javac原始碼裡面有com.sun.tolls.javac.jvm.Gen類來完成。

　　完成了文法樹的遍曆和調整之後，就會把填充了所有需要資訊的符號表交給com.sun.tolls.javac.jvm.ClassWrite類，由這個類的WiteClass（）方法輸出位元組碼，產生最終的class檔案。到此為止整個編譯過程就結束了。 

 

二、Java文法糖

　　1.泛型與類型擦除

　　　　C#裡面泛型無論在程式源碼中，編譯後的IL中，貨值運行期的CLR中，都是切實存在的，List<int>與List<string>就兩個不同稍微類型，它們在系統運行期產生，有自己的虛方法表和，類型資料，這種實現機制稱為類型膨脹，基於這種方法實現的泛型稱為真是泛型。

　　　　Java語言中的泛型不一樣，它只在程式原始碼中存在，在編譯後的位元組碼檔案中，就已經替換為原來的原生類型了，並且在相應的地方插入了強制轉型代碼，因此，對於運行期的Java語言來說，ArrayList<String>與ArrayList<int>就是同一個類，所以泛型技術實際上是Java語言的一顆文法糖，java語言中的泛型實現方法稱為類型擦除，基於這種方法的泛型稱為偽泛型。

　　　　虛擬機器規範中引入了諸如Signature，LocalVariableType等新的屬性用於解決伴隨泛型而來的參數類型識別問題。

 

　　2.自動裝箱、拆箱與遍曆迴圈

　　自動裝箱、拆箱在編譯之後轉化成了對應的封裝盒還原方法，而遍曆迴圈則把代碼還原成迭代器的實現。

　　封裝類的“==”運算在不遇到算術符運算的情況下不會自動拆箱，以及它們equals（）方法不處理資料轉型的關係。

 

　　3.條件編譯

　　Java語言可以進行條件編譯，方法就是使用條件為常量的if語句。

　　Java語言中條件編譯的實現是，Java語言的一顆文法糖，根據布爾常量的真假，編譯器將會把分支中不成立的代碼清除掉。這一項工作將在編譯器解除文法糖階段（com.sun.tools.javac.comp.Lower類中）實現。