关于编译期和运行期一些理解

系统管理员 2022-07-16 01:13 232阅读 0赞

从宏观上来讲，编译期是指把你的源程序交给编译期编译的过程，最终的目的是得到可执行的文件。运行期指的是你将可执行文件交给操作系统执行，直到程序执行结束的期间，执行的目的是为了实现程序的功能。  
Java整个编译以及运行的过程相当繁琐，本文通过一个简单的程序来简单的说明整个流程。  
如下图，Java程序从源文件创建到程序运行要经过两大步骤：1、源文件由编译器编译成字节码（ByteCode） 2、字节码由java虚拟机解释运行。因为java程序既要编译同时也要经过JVM的解释运行，所以说Java被称为半解释语言（ “semi-interpreted” language）。  
![这里写图片描述][20160926200939827]

下面通过以下这个java程序，来说明java程序从编译到最后运行的整个流程。代码如下：

//MainApp.java  
    public class MainApp {  
        public static void main(String[] args) {  
            Animal animal = new Animal("Puppy");  
            animal.printName();  
        }  
    }  
    //Animal.java  
    public class Animal {  
        public String name;  
        public Animal(String name) {  
            this.name = name;  
        }  
        public void printName() {  
            System.out.println("Animal ["+name+"]");  
        }  
    }

第一步(编译): 创建完源文件之后，程序会先被编译为.class文件。Java编译一个类时，如果这个类所依赖的类还没有被编译，编译器就会先编译这个被依赖的类，然后引用，否则直接引用，这个有点象make。如果java编译器在指定目录下找不到该类所其依赖的类的.class文件或者.java源文件的话，编译器话报“cant find symbol”的错误。

编译后的字节码文件格式主要分为两部分：常量池和方法字节码。常量池记录的是代码出现过的所有token(类名，成员变量名等等)以及符号引用（方法引用，成员变量引用等等）；方法字节码放的是类中各个方法的字节码。

第二步（运行）：java类运行的过程大概可分为两个过程：1、类的加载 2、类的执行。需要说明的是：JVM主要在程序第一次主动使用类的时候，才会去加载该类。也就是说，JVM并不是在一开始就把一个程序就所有的类都加载到内存中，而是到不得不用的时候才把它加载进来，而且**只加载一次**。

下面是程序运行的详细步骤：  
（1）在编译好java程序得到MainApp.class文件后，在命令行上敲java AppMain。系统就会启动一个jvm进程，jvm进程从classpath路径中找到一个名为AppMain.class的二进制文件，将MainApp的类信息加载到运行时数据区的方法区内，这个过程叫做MainApp类的加载。  
（2）然后JVM找到AppMain的主函数入口，开始执行main函数。  
（3）main函数的第一条命令是Animal animal = new Animal(“Puppy”);就是让JVM创建一个Animal对象，但是这时候方法区中没有Animal类的信息，所以JVM马上加载Animal类，把Animal类的类型信息放到方法区中。  
（4）加载完Animal类之后，Java虚拟机做的第一件事情就是在堆区中为一个新的Animal实例分配内存, 然后调用构造函数初始化Animal实例，这个Animal实例持有着指向方法区的Animal类的类型信息（其中包含有方法表，java动态绑定的底层实现）的引用。  
（5）当使用animal.printName()的时候，JVM根据animal引用找到Animal对象，然后根据Animal对象持有的引用定位到方法区中Animal类的类型信息的方法表，获得printName()函数的字节码的地址。  
（6）开始运行printName()函数。

![这里写图片描述][20160926201402468]

区分堆与栈的区别：栈中存放的是对象的引用，new产生的对象存于堆中，存于栈中的引用指向堆中的对象，因此JVM根据animal引用找到Animal对象，然后根据Animal对象持有的引用定位到方法区中Animal类的类型信息的方法表。

参考资料：  
（1）[http://althing.cs.dartmouth.edu/local/www.acm.uiuc.edu/sigmil/RevEng/ch02.html][http_althing.cs.dartmouth.edu_local_www.acm.uiuc.edu_sigmil_RevEng_ch02.html]  
（2）[http://hxraid.iteye.com/blog/676235][http_hxraid.iteye.com_blog_676235]  
（3）[http://hxraid.iteye.com/blog/428891][http_hxraid.iteye.com_blog_428891]  
（4）[http://wenku.baidu.com/view/32208418650e52ea55189863.html][http_wenku.baidu.com_view_32208418650e52ea55189863.html]

[20160926200939827]: /images/20220716/37727ac1f32946d19a8a8075fb0679d7.png
[20160926201402468]: /images/20220716/6feb45cec07b413b9f2353d5089afc76.png
[http_althing.cs.dartmouth.edu_local_www.acm.uiuc.edu_sigmil_RevEng_ch02.html]: http://althing.cs.dartmouth.edu/local/www.acm.uiuc.edu/sigmil/RevEng/ch02.html
[http_hxraid.iteye.com_blog_676235]: http://hxraid.iteye.com/blog/676235
[http_hxraid.iteye.com_blog_428891]: http://hxraid.iteye.com/blog/428891
[http_wenku.baidu.com_view_32208418650e52ea55189863.html]: http://wenku.baidu.com/view/32208418650e52ea55189863.html