java类编译过程

Posted 2020-12-04 xing-yao

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title: java类加载系列之---类编译揭秘
date: 2018-07-17 11:48:02
category: 原创
tags: [Java,Java类编译加载执行专题]
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本文为java类编译加载执行系列文章第一篇：类编译揭秘

第一步：我们写一个java源文件，如下：

public class CompileTest {
    public static void main(String[] args) {
        User user = new User(1, "Vale");
        System.out.println(user.getUserName());
    }
}

public class User {
    private int userId;
    private String userName;
    public User(int userId, String userName) {
        super();
        this.userId = userId;
        this.userName = userName;
    }
}//省略getter setter

第二步(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。class文件包括以下几个部分：魔数、副版本号、主版本，常量池，方法字节码。
编译后的字节码文件格式主要分为两部分：常量池和方法字节码。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CompileTest .class通过反汇编的结果，我们可以清楚看到.class文件的结构：

第三步（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：
在编译好java程序得到CompileTest .class文件后，在命令行上敲java CompileTest 。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CompileTest .class的二进制文件，将CompileTest 的类信息加载到运行时数据区的方法区内，这个过程叫做CompileTest 类的加载。
然后JVM找到CompileTest 的主函数入口，开始执行main函数。
main函数的第一条命令是User user = new User(1, "Vale");;就是让JVM创建一个User对象，但是这时候方法区中没有User类的信息，所以JVM马上加载User类，把User类的类型信息放到方法区中。
加载完User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User实例分配内存, 然后调用构造函数初始化User实例，这个User实例持有着指向方法区的User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。
当使用user.getUserName()的时候，JVM根据user引用找到User对象，然后根据User对象持有的引用定位到方法区中User类的类型信息的方法表，获得getUserName()函数的字节码的地址。
开始运行getUserName()函数。