Java程序編譯和運行的過程


第一步(編譯): 創建完源文件之后,程序會先被編譯為.class文件。Java編譯一個類時,如果這個類所依賴的類還沒有被編譯,編譯器就會先編譯這個被依賴的類,然后引用,否則直接引用,這個有點象make。如果java編譯器在指定目錄下找不到該類所其依賴的類的.class文件或者.java源文件的話,編譯器話報"cant find symbol"的錯誤。

        編譯后的字節碼文件格式主要分為兩部分:常量池方法字節碼。常量池記錄的是代碼出現過的所有token(類名,成員變量名等等)以及符號引用(方法引用,成員變量引用等等);方法字節碼放的是類中各個方法的字節碼。下面是MainApp.class通過反匯編的結果,我們可以清楚看到.class文件的結構:

圖2  MainApp類常量池 

 

圖3  MainApp類方法字節碼

          第二步(運行):java類運行的過程大概可分為兩個過程:1、類的加載  2、類的執行。需要說明的是:JVM主要在程序第一次主動使用類的時候,才會去加載該類。也就是說,JVM並不是在一開始就把一個程序就所有的類都加載到內存中,而是到不得不用的時候才把它加載進來,而且只加載一次。

        下面是程序運行的詳細步驟:

  1. 在編譯好java程序得到MainApp.class文件后,在命令行上敲java AppMain。系統就會啟動一個jvm進程,jvm進程從classpath路徑中找到一個名為AppMain.class的二進制文件,將MainApp的類信息加載到運行時數據區的方法區內,這個過程叫做MainApp類的加 載。
  2. 然后JVM找到AppMain的主函數入口,開始執行main函數。
  3. main函數的第一條命令是Animal  animal = new Animal("Puppy");就是讓JVM創建一個Animal對象,但是這時候方法區中沒有Animal類的信息,所以JVM馬上加載Animal類,把Animal類的類型信息放到方法區中。
  4. 加載完Animal類之后,Java虛擬機做的第一件事情就是在堆區中為一個新的Animal實例分配內存, 然后調用構造函數初始化Animal實例,這個Animal實例持有着指向方法區的Animal類的類型信息(其中包含有方法表,java動態綁定的底層實現)的引用。
  5. 當使用animal.printName()的時候,JVM根據animal引用找到Animal對象,然后根據Animal對象持有的引用定位到方法區中Animal類的類型信息的方法表,獲得printName()函數的字節碼的地址。
  6. 開始運行printName()函數。

 

 

 圖4   java程序運行過程

特別說明:java類中所有public和protected的實例方法都采用動態綁定機制,所有私有方法、靜態方法、構造器及初始化方法<clinit>都是采用靜態綁定機制。而使用動態綁定機制的時候會用到方法表,靜態綁定時並不會用到。本文只是講述java程序運行的大概過程,所以並沒有細加區分。本文的所述的流程非常粗糙,想深入了解的讀者請查閱其他資料。存在謬誤的地方,請多指正。

參考資料:

(1)http://althing.cs.dartmouth.edu/local/www.acm.uiuc.edu/sigmil/RevEng/ch02.html

(2)http://hxraid.iteye.com/blog/676235

(3)http://hxraid.iteye.com/blog/428891

(4)http://wenku.baidu.com/view/32208418650e52ea55189863.html


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