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📜  Java程序的编译和执行

📅  最后修改于: 2022-05-13 01:54:38.315000             🧑  作者: Mango

Java程序的编译和执行

Java是一种独立于平台的编程语言，它不适用于一步编译。相反，它涉及两步执行，首先通过独立于操作系统的编译器；其次，在为每个操作系统定制的虚拟机 (JVM) 中。

两个主要阶段解释如下：

一、来源'。 Java' 文件通过编译器，然后将源代码编码为与机器无关的编码，称为字节码。源文件中包含的每个类的内容都存储在单独的“.class”文件中。在将源代码转换为字节码时，编译器遵循以下步骤：

第 1 步：解析：读取一组 *. Java源文件并将生成的标记序列映射到 AST（抽象语法树）-节点。

第 2 步：输入：将定义的符号输入到符号表中。

第 3 步：处理注解：如果请求，则处理在指定编译单元中找到的注解。

第 4 步：属性：对语法树进行属性化。此步骤包括名称解析、类型检查和常量折叠。

第 5 步：流：对上一步中的树执行数据流分析。这包括检查分配和可达性。

第 6 步：脱糖：重写 AST 并翻译掉一些语法糖。

第 7 步：生成：生成“.Class”文件。

https://www.youtube.com/watch?v=0f-Sx81bIWQ

编译器生成的类文件独立于机器或操作系统，允许它们在任何系统上运行。为了运行，将主类文件（包含方法 main 的类）传递给 JVM，然后在执行最终机器代码之前经历三个主要阶段。这些阶段是：
这些状态确实包括：

  1. 类加载器
  2. 字节码验证器
  3. 即时编译器

让我们讨论所有 3 个阶段。

第 1 阶段：类加载器

主类通过调用 JVM 绕过其“.class”文件加载到内存中。程序中引用的所有其他类都是通过类加载器加载的。
类加载器本身就是一个对象，它创建一个由字符串名称引用的类主体的平面命名空间。方法定义如下图所示：

插图： 

// loadClass function prototype

Class r = loadClass(String className, boolean resolveIt);

// className: name of the class to be loaded
// resolveIt: flag to decide whether any referenced class should be loaded or not.

有两种类型的类加载器

  • 原始的
  • 非原始的

原始类加载器嵌入到所有 JVM 中，是默认的类加载器。非原始类加载器是用户定义的类加载器，可以对其进行编码以自定义类加载过程。非原始类加载器（如果已定义）优先于默认类加载器来加载类。

第 2 阶段：字节码验证器

类加载器加载类的字节码后，必须由字节码验证器检查它，其工作是检查指令是否执行破坏性操作。以下是进行的一些检查：

  • 变量在使用前被初始化。
  • 方法调用与对象引用的类型相匹配。
  • 不违反访问私有数据和方法的规则。
  • 局部变量访问属于运行时堆栈。
  • 运行时堆栈不会溢出。
  • 如果上述任何一项检查失败，则验证程序不允许加载该类。

第 3 阶段：即时编译器

这是Java程序遇到的最后一个阶段，它的工作是将加载的字节码转换为机器码。当使用 JIT 编译器时，硬件可以执行本机代码，而不是让 JVM 重复解释相同的字节码序列并招致相对冗长的翻译过程的惩罚。除非方法的执行频率较低，否则这可能会导致执行速度的性能提升。

下图可以很好地说明该过程，如下图所示，我们由此得出结论。

执行：

考虑简单的打印程序写在机器本地目录的某个地方。

Java
// Java Program to Illustrate Compilation and Execution
// Stages
 
// Main class
class GFG {
 
    // Main driver method
    public static void main(String[] args)
    {
 
        // Print command
        System.out.print("Welcome to Geeks");
    }
}

输出
Welcome to Geeks

让我们了解一下真正的编译和执行过程。

第 1 步：让我们创建一个文件，在文本文件中编写简单的打印代码，并用“. Java”扩展名。

第2步：打开终端（这里我们使用macOS）并使用以下命令进入桌面目录，如下所示。 

cd /Users/mayanksolanki/GFG.java

第 3 步：让我们尝试使用以下命令编译我们的程序

javac GFG.java

第 4 步：最后使用以下命令运行它，如下所示： 

java GFG