你知道 Java 代码是如何运行的吗

你知道Java代码是如何工作的吗？

掌握任何一门语言，研究它的执行原理(或底层机制)是一个很好的方法。

在本文中，我们将重点介绍java源代码的执行原理，即从程序员编写JAVA源代码到最终产品，在整个过程中，发生了什么以及每一步如何执行，执行原理是什么？

编写java源程序

java源文件：是指存储Java源代码的文件。

让我们先看看下面的代码：

(1)java源文件名是源文件中公共类的名称。

(2)一个java源文件可以包含多个类，但只允许一个类是公共的。

第二，编译java源代码

java源程序编码完成后，需要由编译器进行编译。

安装jdk后，我们打开jdk目录，有两个。exe文件，即javac.exe(编译源代码，xxx.class文件)和java.exe(执行字节码，xxx.class文件)。

如下图所示：

1.切换到MyTest.java文件夹。

2.javac.exe编辑MyTest.java

编译后发现目录e:\Blogs中以类为后缀的文件较多：A.class、B.class、MyTest.class

Tip:当javac.exe编译java源代码时，java源代码中有几个类，它们将被编译成相应的字节码文件(。类文件)。

其中，字节码文件的文件名就是每个类的类名。需要注意的是，即使类没有在源文件中定义，也会被源文件引用。编译后，相应的字节码文件将被编程。

比如A类是指C类，但C类在A类的源文件中没有定义，C类编译后也编译成对应的字节码文件C类

执行java源文件

执行java源文件，并用java.exe执行它。

到目前为止，java源程序已经基本执行了结果，并且正确打印了预期的结果。那么，上述步骤可以总结如下：

如上所述，JVM中的执行已经被抽象了。接下来，我们将分析字节码文件(。类文件)在虚拟机中逐步执行。

JVM如何执行字节码文件

(1)加载字节码文件

当。java源代码由javac.exe编译器编译成. class字节码文件，下一步工作交给JVM。

首先，JVM通过类加载器将类文件和相关的Java应用编程接口加载到JVM中，供JVM以后处理。

在这个阶段，涉及以下基本概念和知识。

1.1之间的关系。JDK、JRE和JVM

JDK(Java开发工具包)，一个Java开发工具包，主要用于开发。在JDK7之前，JDK包括JRE。

Java运行时环境，Java程序运行的核心环境，包括JVM和一些核心库。

JVM(Java虚拟机)，VM是计算设备的规范。它是一台虚拟的计算机，通过在实际计算机上模拟各种计算机功能来实现。它是JRE的核心模块。

2.虚拟机（Java Virtual Machine的缩写）

JVM是计算设备的规范。它是一台虚拟的计算机，通过在实际计算机上模拟各种计算机功能来实现。

Java虚拟机的主要任务是加载类文件并在其中执行字节码。在不同的Java虚拟机中，执行引擎可能有不同的实现。

大致有以下几种发动机：

一次性解释字节码引擎

实时编译引擎

自适应优化器

至于虚拟机的实现，采用软件、硬件和软硬件结合的方式，这取决于具体的厂商。

3.什么是类加载器？

虚拟机的主要任务是加载类文件并在其中执行字节码，而类文件是由虚拟机的ClassLoader在Jav中完成的

a虚拟机中有可能存在多个类加载器。

任何java运用程序，可能会使用两种类加载器，即启动类加载器(bootstrap)和用户自定义类加载器。

启动类加载器是Java虚拟机唯一实现的一部分，它又可分为原始类装载器，系统类装载器或默认类装载器。它的主要作用是从操作系统的磁盘装载相应的类，如Java API类等。

用户自定义装载类，即按照用户自定义的方式来装载类。

（二）将字节码文件存储在JVM内存区

当JAVA虚拟机运行一个程序时，它需要内存来存储许多东西。

比如如字节码，程序创建的对象，传递给方法的参数，返回值，局部变量以及运算的中间结果等，这些相关信息被组织到“运行时数据区”。

根据厂商的不同，在Java虚拟机中，运行时数据区也有所不同。有些运行时数据区由线程共享，有些只能由某个特定线程共享。

运行时数据区大致可分几个区：方法区，堆区，栈区，PC寄存器区和本地方法栈区。

在该阶段中，涉及到如下基本概念和知识。

1、方法区

方法区用来存储解析被加载的class文件的相关信息。

当虚拟装载一个class文件后，它会从这个class文件包含的二进制数据中解析类型信息，然后将该相关信息存储到方法区中。

2.堆

堆是用来存储相关引用类型的，如new对象。当程序运行时，虚拟机会把所有该程序在运行时创建的对象都放到堆中。

3.PC寄存器

PC寄存器主要用来存储线程。当新创建一个线程时，该线程都将得到一个自己的PC寄存器(程序计数器)以及一个java栈。

Java虚拟机没有寄存器，其指令集使用Java栈来存储中间数据。

4.栈区

栈区主要用来存储值类型的，如基本数据类型。需要注意的是，String为引用类型，是存在堆中的。

Java栈是由许多栈帧组成的，一个栈帧包含一个Java方法调用的状态，当线程调用一个方法时，虚拟机压入一个新的栈帧到该线程的Java栈中，当该方法返回时，这个栈帧从Java栈中弹出。

（三）执行引擎与运行时数据区交互

运行时数据区为执行引擎提供了执行环境和相关数据，执行引擎通过与运行时数据区交互，从而获取执行时需要的相关信息，存储执行的中间结果等

（四）执行引擎与本地方法接口

当要执行本地方法时，执行引擎将调用本地方法接口来获取相关OS本地方法。

需要注意的是，本地方法与操作系统强耦合的。

（五）JVM在具体操作系统上执行

JVM通过调用本地接口来获取本地方法，从而实现在具体的平台上执行。比如在Linux系统上执行，在Window系统上执行和在Unix系统上执行。

暗夜之中，才见繁星；危机之下，暗藏转机；事在人为，为者常成。