JVM學習筆記（二）------Java代碼編譯和執行的整個過程

Java代碼編譯是由Java源碼編譯器來完成，流程圖以下所示：

Java字節碼的執行是由JVM執行引擎來完成，流程圖以下所示：

 

Java代碼編譯和執行的整個過程包含了如下三個重要的機制：

• Java源碼編譯機制
• 類加載機制
• 類執行機制

Java源碼編譯機制

Java 源碼編譯由如下三個過程組成：

• 分析和輸入到符號表
• 註解處理
• 語義分析和生成class文件

流程圖以下所示：

最後生成的class文件由如下部分組成：

• 結構信息。包括class文件格式版本號及各部分的數量與大小的信息
• 元數據。對應於Java源碼中聲明與常量的信息。包含類/繼承的超類/實現的接口的聲明信息、域與方法聲明信息和常量池
• 方法信息。對應Java源碼中語句和表達式對應的信息。包含字節碼、異常處理器表、求值棧與局部變量區大小、求值棧的類型記錄、調試符號信息

類加載機制

JVM的類加載是經過ClassLoader及其子類來完成的，類的層次關係和加載順序能夠由下圖來描述：

1）Bootstrap ClassLoader

負責加載$JAVA_HOME中jre/lib/rt.jar裏全部的class，由C++實現，不是ClassLoader子類

2）Extension ClassLoader

負責加載java平臺中擴展功能的一些jar包，包括$JAVA_HOME中jre/lib/*.jar或-Djava.ext.dirs指定目錄下的jar包

3）App ClassLoader

負責記載classpath中指定的jar包及目錄中class

4）Custom ClassLoader

屬於應用程序根據自身須要自定義的ClassLoader，如tomcat、jboss都會根據j2ee規範自行實現ClassLoader

加載過程當中會先檢查類是否被已加載，檢查順序是自底向上，從Custom ClassLoader到BootStrap ClassLoader逐層檢查，只要某個classloader已加載就視爲已加載此類，保證此類只全部ClassLoader加載一次。而加載的順序是自頂向下，也就是由上層來逐層嘗試加載此類。

類執行機制

JVM是基於棧的體系結構來執行class字節碼的。線程建立後，都會產生程序計數器（PC）和棧（Stack），程序計數器存放下一條要執行的指令在方法內的偏移量，棧中存放一個個棧幀，每一個棧幀對應着每一個方法的每次調用，而棧幀又是有局部變量區和操做數棧兩部分組成，局部變量區用於存放方法中的局部變量和參數，操做數棧中用於存放方法執行過程當中產生的中間結果。棧的結構以下圖所示：