Javac的實現過程

主要介紹Javac的實現過程及原理。

首先弄明白什麼是Javac？

Javac是一種編譯器，將一種語言轉換爲另外一種語言規範。編譯器的做用就是將符合java語言規範的源代碼轉化爲JVM虛擬機可以識別的字節碼文件的過程。

對於java而言。javac任務就是將java源代碼轉換爲jvm可以識別的二進制碼。將.java文件轉換爲.class文件，這些.class文件也就是字節碼文件只有JVM可以識別。

 

 

 

編譯過程的原理：

一、詞法分析：首先將源代碼按照字節的方式讀取，而後找出定義的語法關鍵字（if/else/for等），而後判斷哪些關鍵字是符合java語言規範的，通過整理分析返回一些規範化的Token流

二、語法分析：對Token流進行分析。分析出這些關鍵字組合在一塊兒是否符合java語言規範，通過分析以後會產生一個符合java規範的抽象語法樹。抽象語法樹就是一個結構化的語法表達式，做用就是將詞法用一個結構化的形式組合在一塊兒。

Java的語法樹使java源碼更加結構化，每一個語法樹上的節點都是一個JCTree實例

JCTree類有三個重要屬性：其實這三個屬性很好理解，爲了分辨出樹中的每個節點而出現的，定義了這三個屬性，能夠很快速的找到節點在樹中的層次結構和位置。

1. TreeTag：每一個語法數節點都用整形常熟表示，每一個節點數值都是在前一個節點的基礎上執行加一操做，頂點節點TopLevel是1，那緊接着的Import節點就在TopLevel的基礎上加一，等於2  
2. pos：整數。表示位置
3. type：表示節點的類型

 

 

 

 

三、語義分析：對生成的抽象結構樹進一步分析，將複雜的語法結構轉換爲簡單的，易於理解和閱讀的語法結構。例如：將加強for循環foreach轉換爲for循環結構。通過語義分析以後會產生一個更加具體的抽象結構樹。

語義分析實現的步驟；

語義分析主要是在Enter類中完成的，這個類主要有兩個步驟

（1）將全部類中出現的符號都輸入到類自身的符號表中，全部的類符號，類參數列表，超類符號，和繼承的接口類型符號都會存儲到未處理的符號列表中（由於類除了自身的符號以後還有其餘類中的引用，因此要進行分類）

（2）在未處理的符號列表中，將全部類符號解析到各自的類符號中，在MemberEnter.complete()類中完成。（解析語法樹，將全部的符號都添加到符號表中）

在Enter類解析的步驟中，還有一個輔助操做：

• 添加默認的構造函數；
• 接着下一步是處理註解：在JavaProcessingEnvironment類中完成；
• 數據流分析，在Flow類中完成。　　

　　　　數據流分析實現的步驟：

　　　　一、檢查變量在使用以前是否賦值，除了8中基本數據類型以外，還有String類型和其餘對象的引用在使用以前都須要賦值。

　　　　二、使用final修飾的變量不會被從新賦值，若是重複複製會報錯；同時若是變量是靜態成員變量在定義的時候就必須賦值

　　　　三、分析方法返回值類型

　　　　四、全部的Checked Exception都必須向上拋出或者捕獲。

　　　　五、全部的語句都會被執行，這個分析的是return語句以後是否還有語句，由於return以後的語句不會被執行。

• 語義分析器的最後一個步驟，進一步處理語法樹，解決的問題
  • 　　消除無用的代碼，例如：if條件永遠爲false不會被執行的代碼塊　　
  •         解除語法糖：說白了就是將例如加強的foreach循環轉換爲for循環
  •         變量自動類型轉換：例如：int類型和Integer類型之間相互轉換

四、字節碼：通過了上面的三個步驟以後，java源代碼就能夠被轉換成爲java虛擬機（JVM）可以別的字節碼文件。

代碼生成器：

• 　　將源代碼轉換成符合JVM語法規範的命令形式，JVM的全部操做都是基於棧操做的，所以全部的操做都在進棧和出棧中完成。
•         按照JVM文件組織的形式將字節碼輸出到後綴名爲class的字節碼文件中

整個業務流程：

 

 關於javac的基本原理就介紹到這裏，有興趣的能夠研究下Javac的源碼，能夠從OpenJdk下載到源碼。