原文作者：Java技術大聯盟

原文地址：JVM真香系列：.java文件到.class文件

目錄

什么是JVM

認識JDK

JDK、JRE、JVM的關系

".java"文件到".class"文件

編譯過程

javap查看class文件內容

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什么是JVM

JVM?全稱?Java Virtual Machine，也就是我們耳熟能詳的 Java 虛擬機。它能識別 .class后綴的文件，并且能夠解析它的指令，最終調用操作系統上的函數，完成我們想要的操作。可能有部分小伙伴學習過C++，C++開發出來的程序，編譯成二進制文件后，就可以直接執行了，操作系統是能夠識別的。但是咱們開的的Java程序就不一樣了，使用javac命令編譯出來的的.class文件之后，操作系統是不能識別的，需要對應JVM去做一個轉換后，操作系統才能識別。我們為什么不能像 C++ 一樣，直接在操作系統上運行編譯后的二進制文件呢？而非要搞一個處于程序與操作系統中間層的虛擬機呢？這就是?JVM的過人之處了。大家都知道，Java 是一門抽象程度特別高的語言，提供了自動內存管理等一系列的特性。這些特性直接在操作系統上實現是不太可能的，所以就需要JVM?進行做一系列的轉換。

大家一開始學Java的時候，就知道有個Write Once, Run Everywhere。就是我們編寫了一個java文件經過編譯成.class文件后，可以在各種系統中進行運行。其實這里是有個前提的，我們需要在對應操作系統中安裝對應的JVM，然后我們的.class文件就能運行了。比如：Windows操作系統有對應的JDK安裝版本、Linux也有對應的JDK安裝版本等。

認識JDK

Java Development Kit (JDK) 是Sun公司（已被Oracle收購）針對Java開發員的軟件開發工具包。自從Java推出以來，JDK已經成為使用最廣泛的Java?SDK（Software development kit）。經非官方調查，目前JDK8是使用者最多的版本。從JDK9之后，Oracle采用了新的發布周期：每6個月發布一個版本，每3年發布一個LTS版本。JDK14是繼JDK9之后發布的第四個版本， 該版本為非LTS版本，最新的LTS版本為JDK11。下面是JDK版本情況：

這個混個眼熟就行，隨時關注JDK版本更新和新特性。官網地址：https://www.oracle.com/java/

JDK、JRE、JVM的關系

上面已經說過JDK和JVM的相關概念，JRE全程Java Runtime Environment，是運行基于Java語言編寫的程序所不可缺少的運行環境。也是通過它，Java的開發者才得以將自己開發的程序發布到用戶手中，讓用戶使用。三者到底是什么關系呢？關于三者關系請看官網https://docs.oracle.com/javase/8/docs/index.html

JDK中包含JRE，也包括JDK，而JRE也包括JDK。范圍關系：JDK>JRE>JVM

".java"文件到".class"文件

1）`javac`命令：編寫一個HelloWorld.java文件，內容就是一個Java入門

public?class?HelloWorld?{public?static?void?main(String[]?args)?{System.out.println("Hello?world");} }

2）打開CMD，進入當前目錄，使用命令

javac?HelloWorld.java

3）就編譯出HelloWorld.class

?

編譯過程

這個javac命令過程到底干了些什么呢？javac背后大致做了這些操作

詞法分析：讀取源代碼，一個字節一個字節的讀取，找出其中我們定義好的關鍵字（如Java中的if、else、for、while等關鍵詞，識別哪些if是合法的關鍵詞，哪些不是），這就是詞法分析器進行詞法分析的過程，其結果是從源代碼中找出規范化的Token流。

語法分析：通過語法分析器對詞法分析后Token流進行語法分析，這一步檢查這些關鍵字組合再一次是否符合Java語言規范（如在if后面是不是緊跟著一個布爾判斷表達式），詞法分析的結果是形成一個符合Java語言規范的抽象語法樹。

語義分析：通過語義分析器進行語義分析。語音分析主要是將一些難懂的、復雜的語法轉化成更加簡單的語法，結果形成最簡單的語法（如將foreach轉換成for循環 ，好有注解等），最后形成一個注解過后的抽象語法樹，這個語法樹更為接近目標語言的語法規則。

生成字節碼：通過字節碼生產器生成字節碼，根據經過注解的語法抽象樹生成字節碼，也就是將一個數據結構轉化為另一個數據結構。最后生成我們想要的.class文件。

使用十六進制查看class文件內容，我只用的是Notepad++，選中文本→插件→Converter→ASCII->HEX

class文件的開頭就是CAFEBABE，想要學習這里的十六進制的字節碼的含義可以參考：https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se8/html/jvms-4.html

javap查看class文件內容

javap是 Java class文件分解器，可以反編譯（即對javac編譯的文件進行反編譯），也可以查看java編譯器生成的字節碼。新建一個User.java源文件，經過javac編譯后，生成User.classs。

package?com.tian.demo.test;public?class?User?{private?int?age?=?22;private?String?name?=?"tian";public?int?addAge()?{return?age?=?age?+?1;}public?static?void?main(String[]?args)?{} }

使用javap命令

javap?-v?User.class?>log.txt

打開log.txt

Classfile?/D:/workspace/new/demo/src/main/java/com/tian/demo/test/User.classLast?modified?2020-11-5;?size?441?bytesMD5?checksum?2fa72d3f53bd9f138e0bfae82aba67e3Compiled?from?"User.java" public?class?com.tian.demo.test.Userminor?version:?0major?version:?52flags:?ACC_PUBLIC,?ACC_SUPER Constant?pool:#1?=?Methodref??????????#6.#21?????????//?java/lang/Object."<init>":()V#2?=?Fieldref???????????#5.#22?????????//?com/tian/demo/test/User.age:I#3?=?String?????????????#23????????????//?tian#4?=?Fieldref???????????#5.#24?????????//?com/tian/demo/test/User.name:Ljava/lang/String;#5?=?Class??????????????#25????????????//?com/tian/demo/test/User#6?=?Class??????????????#26????????????//?java/lang/Object#7?=?Utf8???????????????age#8?=?Utf8???????????????I#9?=?Utf8???????????????name#10?=?Utf8???????????????Ljava/lang/String;#11?=?Utf8???????????????<init>#12?=?Utf8???????????????()V#13?=?Utf8???????????????Code#14?=?Utf8???????????????LineNumberTable#15?=?Utf8???????????????addAge#16?=?Utf8???????????????()I#17?=?Utf8???????????????main#18?=?Utf8???????????????([Ljava/lang/String;)V#19?=?Utf8???????????????SourceFile#20?=?Utf8???????????????User.java#21?=?NameAndType????????#11:#12????????//?"<init>":()V#22?=?NameAndType????????#7:#8??????????//?age:I#23?=?Utf8???????????????tian#24?=?NameAndType????????#9:#10?????????//?name:Ljava/lang/String;#25?=?Utf8???????????????com/tian/demo/test/User#26?=?Utf8???????????????java/lang/Object {public?com.tian.demo.test.User();descriptor:?()Vflags:?ACC_PUBLICCode:stack=2,?locals=1,?args_size=10:?aload_01:?invokespecial?#1??????????????????//?Method?java/lang/Object."<init>":()V4:?aload_05:?bipush????????227:?putfield??????#2??????????????????//?Field?age:I10:?aload_011:?ldc???????????#3??????????????????//?String?tian13:?putfield??????#4??????????????????//?Field?name:Ljava/lang/String;16:?returnLineNumberTable:line?3:?0line?4:?4line?5:?10public?int?addAge();descriptor:?()Iflags:?ACC_PUBLICCode:stack=3,?locals=1,?args_size=10:?aload_01:?aload_02:?getfield??????#2??????????????????//?Field?age:I5:?iconst_16:?iadd7:?dup_x18:?putfield??????#2??????????????????//?Field?age:I11:?ireturnLineNumberTable:line?8:?0public?static?void?main(java.lang.String[]);descriptor:?([Ljava/lang/String;)Vflags:?ACC_PUBLIC,?ACC_STATICCode:stack=0,?locals=1,?args_size=10:?returnLineNumberTable:line?13:?0 } SourceFile:?"User.java"

魔數與class文件版本
常量池
訪問標志
類索引、父類索引、接口索引
字段表集合
方法表集合
屬性表集合

然后JVM就可以讀取這個User.class文件進行解析等一系列的操作。

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的JVM—类加载器的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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