08.入门篇-JAVA程序运行原理

8 Java程序运行原理

8.1 原理

　　开发的程序通常是有很多英文单词的符号组成，方便人类读写，称为源代码（Source Code），计算机无法理解人类语言，只能识别简单的指令，这些指令称为机器码（Native Code/Machine Code）

1.程序员书写源代码（Source Code）

2.计算机只能执行（0/1）类型的机器码（Native Code/Machine Code）

3.因此需要通过编译器，将源代码编译成机器码，再交由计算机执行

4.计算机的机器码，即（0/1）指令也有所差别，主要与机器机底层所用芯片与操作系统有关，目前主流 Windows（使用 Intel芯片 x86 架构）、Mac（使用 ARM Holdings芯片 ARM64 架构）、Linux

5.编译器编译后的机器码只能放到某个特定系统上运行，而非三个主流系统都能使用，因此需要开发三款编译器，编译三个操作系统对应的机器码，而编译器的开发是不简单的，因此需要转换思想

6.编译器工作流程：前三步，1.词法分析、2.语法分析、3.语义分析 可以看作是一个阶段，是在理解源代码，第四步，4.代码生成 翻译生成（0/1）类型机器码，前三步工作内容相同，区别只在于第四步

7.Java 在编译器后又提供一个 JVM（Java 虚拟机，理解为虚拟的计算机），JVM 有一套自己的指令集，即字节码

8.编译器从而不再需要编译代码为机器码，而只需编译代码为字节码，字节码是 JVM 的规范，可以直接运行在 JVM 上，而 JVM 可以在运行过程中将指令集转换成（0/1）类型的机器码

9.因此只需要为不同的操作系统提供不同的 JVM 既可（安装 JDK 时已自动安装 JVM，分为 Windows、Mac、Linux 的 JVM）

10.从而实现一份源代码，一次编译后形成的字节码，就可以在不同操作系统的JVM 上运行，从而实现跨系统、跨平台运行

优势：

1.一次编译，可以跨系统、跨平台运行

2.编译后的字节码接近于机器码，JVM 运行中不用考虑语法、语义等，直接转译既可，因此运行效率高

8.2 各阶段

1.程序员编写源代码

2.编译器编译代码为字节码

3.JVM上运行字节码

8.3 自动编译

1.代码运行后会自动生成 out 目录，out 是高级开发工具自动编译输出的目录

2.production 是编译产出的结果，目录结构是：项目 -> 包 -> 代码目录 -> 代码

3. src 下的是 .java 后缀的文件，out 下是 .class 后缀的文件

8.4 手动编译

开发工具进入命令行：选中 src 右键 ->  Open In ->  Terminal ，打开终端且同时在该代码文件 src 目录下

# 手动编译，新生成了一个 Main.class 的字节码文件
PS D:\Software\JavaCode\p1-basic\src> javac .\com\itheima\Main.java
PS D:\Software\JavaCode\p1-basic\src> ls .\com\itheima\Main.java 


    目录: D:\Software\JavaCode\p1-basic\src\com\itheima


Mode                 LastWriteTime         Length Name                                                                                                                            
----                 -------------         ------ ----                                                                                                                            
-a----        2025/11/28     10:36            309 Main.java                                                                                                                       


PS D:\Software\JavaCode\p1-basic\src> ls .\com\itheima\Main.class


    目录: D:\Software\JavaCode\p1-basic\src\com\itheima


Mode                 LastWriteTime         Length Name                                                                                                                            
----                 -------------         ------ ----                                                                                                                            
-a----         2025/12/1     16:58            426 Main.class                                                                                                                      

# 运行编译的文件，这里是java的格式，所以包和目录也要以java形式输入，java 默认是 class 文件，不用输入后缀
PS D:\Software\JavaCode\p1-basic\src> java com.itheima.Main
Hello World!

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