java 程序編譯和運行過程詳解

java整個編譯以及運行的過程至關繁瑣，我就舉一個簡單的例子說明：

Java程序從源文件建立到程序運行要通過兩大步驟：

一、源文件由編譯器編譯成字節碼（ByteCode）； 

二、字節碼由java虛擬機解釋運行。由於java程序既要編譯同時也要通過JVM的解釋運行，因此說Java被稱爲半解釋語言

（ "semi-interpreted" language）

1. public class Main {  
2.   
3.     public static void main(String[] args) {  
4.         Animal animal = new Animal("super_yc");  
5.         animal.printName();  
6.     }  
7.   
8. }  
9.   
10. class Animal{  
11.     private String name;  
12.   
13.     public Animal(String name) {  
14.         super();  
15.         this.name = name;  
16.     }  
17.       
18.     public void printName(){  
19.         System.out.println("Animal = " + this.name);  
20.     }  
21. }  

第一步（編譯）：建立完源文件以後，程序先要被JVM中的java編譯器進行編譯爲.class文件。java編譯一個類時，若是這個類所依賴的類尚未被編譯，

編譯器會自動的先編譯這個所依賴的類，而後引用。若是java編譯器在指定的目錄下找不到該類所依賴的類的 .class字節碼（bytecode）文件或者 .java源文件，就會報"Cant found sysbol"的異常錯誤。

 

編譯後的字節碼文件格式主要分爲兩部分：常量池和方法字節碼。常量池記錄的是代碼出現過的（常量、類名、成員變量等）以及符號引用（類引用、方法引用，成員變量引用等）；方法字節碼中放的是各個方法的字節碼。

 

第二步（運行）：java類運行的過程大概分爲兩個步驟：（1）類的加載 （2）類的執行。須要說明的一點的是：JVM主要在程序第一次運行時主動使用類的時候，纔會當即去加載。換言之，JVM並非在運行時就會把全部使用到的類都加載到內存中，而是用到，不得不加載的時候，才加載進來，並且只加載一次！

 

根據上面的程序，詳解該程序運行的詳細步驟：

（1）在類路徑下找到編譯好的 java 程序中獲得 Test.class 字節碼文件後，在命令行上敲 java Test，系統就會啓動一個 JVM 進程，JVM進程從classpath路徑下找到一個名爲Test.class的二進制文件，將Test.class文件中的類信息加載到運行時數據區的方法區中，這一過程叫作類的加載。（只有類信息在方法區中，才能建立對象，使用類中的成員變量）

（2）JVM 找到main方法的主函數入口， 持有一個指向當前類(Test)常量池的指針，而常量池中的第一項是發現是一個對Animal對象的符號引用，而且main方法中第一條指令是Animal animal = new Animal("super_yc")，就是讓JVM建立一個Animal對象，可是方法區中尚未Animal類的類信息，因而JVM就要立刻的加載Animal類，將Animal類信息放入到方法區中，因而JVM 以一個直接指向方法區 Animal類的指針替換了常量池中第一項的符號引用。

（3）加載完Animal類的信息之後，JVM虛擬機就會在堆內存中爲一個Animal類實例分配內存，而後調用其構造函數初始化Animal實例，這個實例持有指向方法區的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。（animal指向了Animal對象的引用會自動的放在棧中，字符串常量"super_yc"會自動的放在方法區的常量池中，對象會自動的放入堆區）

（4）當使用 animal.printName()的時候，JVM根據棧中animal引用找到Animal對象，而後根據Animal對象持有的引用定位到方法區中Animal類的類型信息方法表，得到printName()函數的字節碼地址，而後開始運行函數。

參考資料：

https://wenku.baidu.com/view/32208418650e52ea55189863.html

http://hxraid.iteye.com/blog/676235

http://hxraid.iteye.com/blog/428891

https://wenku.baidu.com/view/32208418650e52ea55189863.html