Java程序执行流程详解
编辑：本站更新：2024-09-04 06:38:07人气：3177
在深入探讨Java程序的执行流程之前，我们首先要明确的是：Java是一种编译型与解释型相结合的语言。它的源代码首先被“javac”编译器转换为字节码（Bytecode），然后由JVM(Java虚拟机)负责运行这些字节码。
**1. 编程阶段**
当你编写好一个.java文件后，这个过程实际上是在创建原始的人类可读、编辑和理解的高级语言指令集合。例如：
public class HelloWorld {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("Hello World!");
}
}
**2. Java编译期**
当通过命令行工具或IDE调用`javac`对上述`.java`源文件进行编译时，Java编译器会对其进行词法分析、语法解析等一系列处理，并最终生成对应的.class字节码文件。每个类都会对应唯一的一个.class文件，其中包含了该类的方法定义以及字段描述等元数据信息及相应的操作码序列——这是平台无关且能被JVM识别并执行的形式。
**3. JVM加载Class文件**
- **装载 (Loading)**: 当应用程序启动或者首次使用某个class的时候，JVM将查找路径下的相应 `.class` 文件并将它载入内存。
- **链接(Linking)**:
- 验证(Verification): 确保加载进来的二进制流符合JVM规范，没有安全方面的问题；
- 准备(Preparation): 给静态变量分配存储空间并在其上赋予初始值，默认是零值或者是常量池中的引用地址；
- 解析(Resolution): 将符号引用转化为直接引用的过程，如方法句柄和字段偏移量；
- **初始化(Initialized)**: 如果类中有声明了static块或是static成员，则此时会对它们按照顺序执行一次初始化赋值动作。
**4. 字节码执行引擎**
经过以上步骤之后，就进入了真正意义上的"执行阶段"。JVM包含了一个称为"Execution Engine"(执行引擎)，其中包括：
- 类似于CPU中央处理器的角色，“Interpreter”逐条解码并执行字节码；
或者，
- JIT Compiler（Just-In-Time compiler）即时编译器可以将热点代码优化成机器码以提高性能，现代HotSpot VM默认采用分层编译策略(C1,C2)来平衡启动速度和峰值性能之间的关系。
**5. 运行主函数(main method)**
一旦目标类的所有准备工作完成并且main() 方法找到，就会开始实际地执行main()方法内部所含有的语句。对于上面的例子来说就是输出 "Hello World!" 到控制台。
总结起来，在整个Java程序的生命周期中，从源代码到最终被执行的过程中涉及到了多个关键环节：编码 -> 编译 -> 加载验证准备解析 -> 初始化 -> 执行，这一系列严谨而高效的机制保证了Java能够实现跨平台的同时保持较高的执行效率。同时，这也是理解和掌握Java技术体系的重要基础之一。
**1. 编程阶段**
当你编写好一个.java文件后，这个过程实际上是在创建原始的人类可读、编辑和理解的高级语言指令集合。例如：
java
public class HelloWorld {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("Hello World!");
}
}
**2. Java编译期**
当通过命令行工具或IDE调用`javac`对上述`.java`源文件进行编译时，Java编译器会对其进行词法分析、语法解析等一系列处理，并最终生成对应的.class字节码文件。每个类都会对应唯一的一个.class文件，其中包含了该类的方法定义以及字段描述等元数据信息及相应的操作码序列——这是平台无关且能被JVM识别并执行的形式。
**3. JVM加载Class文件**
- **装载 (Loading)**: 当应用程序启动或者首次使用某个class的时候，JVM将查找路径下的相应 `.class` 文件并将它载入内存。
- **链接(Linking)**:
- 验证(Verification): 确保加载进来的二进制流符合JVM规范，没有安全方面的问题；
- 准备(Preparation): 给静态变量分配存储空间并在其上赋予初始值，默认是零值或者是常量池中的引用地址；
- 解析(Resolution): 将符号引用转化为直接引用的过程，如方法句柄和字段偏移量；
- **初始化(Initialized)**: 如果类中有声明了static块或是static成员，则此时会对它们按照顺序执行一次初始化赋值动作。
**4. 字节码执行引擎**
经过以上步骤之后，就进入了真正意义上的"执行阶段"。JVM包含了一个称为"Execution Engine"(执行引擎)，其中包括：
- 类似于CPU中央处理器的角色，“Interpreter”逐条解码并执行字节码；
或者，
- JIT Compiler（Just-In-Time compiler）即时编译器可以将热点代码优化成机器码以提高性能，现代HotSpot VM默认采用分层编译策略(C1,C2)来平衡启动速度和峰值性能之间的关系。
**5. 运行主函数(main method)**
一旦目标类的所有准备工作完成并且main() 方法找到，就会开始实际地执行main()方法内部所含有的语句。对于上面的例子来说就是输出 "Hello World!" 到控制台。
总结起来，在整个Java程序的生命周期中，从源代码到最终被执行的过程中涉及到了多个关键环节：编码 -> 编译 -> 加载验证准备解析 -> 初始化 -> 执行，这一系列严谨而高效的机制保证了Java能够实现跨平台的同时保持较高的执行效率。同时，这也是理解和掌握Java技术体系的重要基础之一。
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