程序員想知道代碼是怎樣跑起來的

程序員使用Java語言實現累加求和的方法，將文件命名爲Sample.java。

public class Sample {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(sum(10));
    }

    private static int sum(int n) {
        int res = 0;
        for (int i = 1; i < n; i++) {
            res += i;
        }
        return res;
    }
}

程序員不想直接點擊運行，使用javac編譯了Sample.java文件，能夠看到Sample.java所在的目錄下，生成了Sample.class文件。

那要是彙編語言，具體步驟應該是怎樣的啊？

不過，什麼是彙編語言？彙編語言其實和硬件息息相關，也就是脫離不了實際的硬件環境，沒法跨平臺運行，由於彙編語言是人們用助記符表述CPU的動做。CPU結構不同，彙編語言調用的可能也不同。

那助記符是什麼意思呢？彙編語言的每一行，表示對CPU的一個指令，其語法結構是操做碼 + 操做數。固然也存在只有操做碼，例如ret，表示將處理返回到函數的調用源。

操做碼是對CPU的指令，是動詞，那操做碼是數據，是存儲在CPU的寄存器，是賓語。如mov a b; 表示將b的值賦值給a；add a b; 表示a同b的值相加，並將結果賦值給a。

那CPU是否是直接能懂這些助記符嗎？固然不能。

咱們知道計算上全部的地址和數據都是由0和1組成的，將彙編語言的那些助記符寫在文本文件上，進行編譯的時候會調用本地計算機上的應用，名爲masm.exe，是一個編譯器。

將文本文件編譯成目標文件，此時的目標文件成了機器語言，能夠直接被本地的CPU所理解的，若是將這個目標文件由別的計算機的不一樣系列CPU理解，那多是讀不懂，就比如如咱們看不懂火星文。

那這個目標文件能夠被本地CPU能夠直接解析運行了嗎？能夠是能夠，可是會直接被報錯。

由於咱們僅有這一個目標文件，還不知道這個目標文件和系統的庫文件哪些有關。因此，須要一個連接器，把相關的目標文件組合成一個能夠在特定平臺運行的可執行文件，以下圖：

庫文件名的後綴也是.O或 .OBJ。其中， .ASM .OBJ和 .EXE是在dos或windows系統下的文件， .S和 *.O是在以Linux內核的系統下的文件後綴名，不過Linux內核不靠文件後綴名來判斷這是什麼文件，通常靠文件屬性來判斷，可執行文件在Linux內核中沒有後綴名，用ls命令顯示這個文件是綠色就是可執行文件。

好了，若是是C/C++語言，它的編譯過程應該是怎麼樣子的呢？

預處理 是將要包含(include)的文件插入原文件中、將宏定義展開、根據條件編譯命令選擇要使用的代碼，最後將這些代碼輸出到一個「.i」文件中等待進一步處理；

轉換 是把C/C++代碼(好比上面的".i"文件)「翻譯」成彙編代碼；

編譯 是將用助記符號表示的彙編語言翻譯成符合必定格式的機器語言；

連接 是將彙編生成的OBJ文件、系統庫的OBJ文件、庫文件連接起來，最終生成能夠在特定平臺運行的可執行程序。

好了，寫着寫着忘記Java程序的正事了。

你們所說的Java，有兩個層面意思，一個是做爲編程語言的Java，另外一個是做爲程序運行環境的Java。這就是Java的特殊所在，特殊就特殊在Java有Java虛擬機。

Java程序也須要編譯，可是沒有編譯成機器語言，而是編譯成字節碼文件，而後在Java虛擬機用解釋的方式執行字節碼。

編譯 是將Java源代碼「翻譯」爲Java虛擬機可執行的字節碼文件，保存到硬盤上；

加載 是將生成在內存上的字節碼文件的副本，加載到Java虛擬機上；

Java虛擬機 加載後字節碼後，執行方式有兩種，一種是即時編譯器，另外一種是字節碼解釋器，以下圖：

即時編譯和解釋執行的區別以下：

解釋執行：將編譯好的字節碼一行一行地翻譯爲機器碼執行。

編譯執行：以方法爲單位，將字節碼一次性翻譯爲機器碼後執行。

軟件 是指Java虛擬機對於系統來講，是一個應用，是用某個高級語言編寫的應用。

固然，Java虛擬機對Java程序來講，是一個運行的環境。咱們能夠對比分析一下，把Java源代碼想象成彙編語言源代碼，字節碼想象成本地CPU可執行的機器語言，Java虛擬機想象成本地CPU。

因此這就是爲何說Java是跨平臺的，由於Java虛擬機是一個應用嘛。不過，不一樣的系統，應用也是不一樣的，因此係統不一樣，Java虛擬機也是不一樣的，可是字節碼文件能夠不變的，能夠直接到其它不一樣系統上的虛擬機解析執行的。

Java虛擬機運行的是字節碼，字節碼對Java來講是十六進制；本地CPU執行的是機器碼（機器語言），機器碼對系統來講是二進制。不過，字節碼文件放在本地是0和1組成的，只是不能被本地系統解析執行，須要Java虛擬機即時編譯或解釋執行。

「百聞不如一見」，咱們看看*.class用記事本打開會是怎麼樣的。

這打開是亂碼的啊？這是由於以class爲後綴名的字節碼文件在Java中保存的是十六進制，那咱們要看十六進制如何看呢？

咱們能夠用Sublime Text 3打開字節碼文件，但打開以前Sublime Text 3須要安裝HexViewer插件，才能夠看十六進制的，具體安裝過程能夠到網上搜索。打開以後，以下圖所示：

能夠看到全部的數字都是十六進制的，接下來下一步就加載到Java虛擬機上去了，具體用即時編譯的仍是解釋執行的，或者在大項目中即時編譯和解釋執行都是能夠共同打配合的，由於Java虛擬機在不一樣的場景下用的是不一樣的優化手段。
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