Java程序编译和运行的过程

          Java整个编译以及运行的过程相当繁琐,本文通过一个简单的程序来简单的说明整个流程。       

          如下图,Java程序从源文件创建到程序运行要经过两大步骤:1、源文件由编译器编译成字节码(ByteCode)  2、字节码由java虚拟机解释运行。因为java程序既要编译同时也要经过JVM的解释运行,所以说Java被称为半解释语言( "semi-interpreted" language)。


图1   java程序编译运行过程

 

        下面通过以下这个java程序,来说明java程序从编译到最后运行的整个流程。代码如下:

 

Java代码  收藏代码
  1. //MainApp.java  
  2. public class MainApp {  
  3.     public static void main(String[] args) {  
  4.         Animal animal = new Animal("Puppy");  
  5.         animal.printName();  
  6.     }  
  7. }  
  8. //Animal.java  
  9. public class Animal {  
  10.     public String name;  
  11.     public Animal(String name) {  
  12.         this.name = name;  
  13.     }  
  14.     public void printName() {  
  15.         System.out.println("Animal ["+name+"]");  
  16.     }  
  17. }  

 

        第一步(编译): 创建完源文件之后,程序会先被编译为.class文件。Java编译一个类时,如果这个类所依赖的类还没有被编译,编译器就会先编译这个被依赖的类,然后引用,否则直接引用,这个有点象make。如果java编译器在指定目录下找不到该类所其依赖的类的.class文件或者.java源文件的话,编译器话报“cant find symbol”的错误。

        编译后的字节码文件格式主要分为两部分:常量池方法字节码。常量池记录的是代码出现过的所有token(类名,成员变量名等等)以及符号引用(方法引用,成员变量引用等等);方法字节码放的是类中各个方法的字节码。下面是MainApp.class通过反汇编的结果,我们可以清楚看到.class文件的结构:
图2  MainApp类常量池  
 

图3  MainApp类方法字节码
          第二步(运行):java类运行的过程大概可分为两个过程:1、类的加载  2、类的执行。需要说明的是:JVM主要在程序第一次主动使用类的时候,才会去加载该类。也就是说,JVM并不是在一开始就把一个程序就所有的类都加载到内存中,而是到不得不用的时候才把它加载进来,而且只加载一次。
        下面是程序运行的详细步骤:
  1. 在编译好java程序得到MainApp.class文件后,在命令行上敲java AppMain。系统就会启动一个jvm进程,jvm进程从classpath路径中找到一个名为AppMain.class的二进制文件,将MainApp的类信息加载到运行时数据区的方法区内,这个过程叫做MainApp类的加载。
  2. 然后JVM找到AppMain的主函数入口,开始执行main函数。
  3. main函数的第一条命令是Animal  animal = new Animal("Puppy");就是让JVM创建一个Animal对象,但是这时候方法区中没有Animal类的信息,所以JVM马上加载Animal类,把Animal类的类型信息放到方法区中。
  4. 加载完Animal类之后,Java虚拟机做的第一件事情就是在堆区中为一个新的Animal实例分配内存, 然后调用构造函数初始化Animal实例,这个Animal实例持有着指向方法区的Animal类的类型信息(其中包含有方法表,java动态绑定的底层实现)的引用。
  5. 当使用animal.printName()的时候,JVM根据animal引用找到Animal对象,然后根据Animal对象持有的引用定位到方法区中Animal类的类型信息的方法表,获得printName()函数的字节码的地址。
  6. 开始运行printName()函数。

 图4   java程序运行过程
特别说明:java类中所有public和protected的实例方法都采用动态绑定机制,所有私有方法、静态方法、构造器及初始化方法<clinit>都是采用静态绑定机制。而使用动态绑定机制的时候会用到方法表,静态绑定时并不会用到。本文只是讲述java程序运行的大概过程,所以并没有细加区分。本文的所述的流程非常粗糙,想深入了解的读者请查阅其他资料。存在谬误的地方,请多指正。
posted @ 2016-04-16 15:58 邱明成 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏