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)(编译)
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)。

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。编译后的字节码文件格式主要分为两部分:常量池方法字节码。常量池记录的是代码出现过的所有字面量(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。

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。【类加载具体过程见Java虚拟机类加载机制】

类加载简述

  • 装载:查找和导入Class文件;
  • 链接:把类的二进制数据合并到JRE中;
    (a)校验:检查载入Class文件数据的正确性;
    (b)准备:给类的静态变量分配存储空间;
  • 初始化:对类的静态变量,静态代码块执行初始化操作
//MainApp.java  
public class MainApp {  
    public static void main(String[] args) {  
        Animal animal = new Animal("Cat");  
        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);  
    }  
}

类的执行

  1. 在编译好java程序得到MainApp.class文件后,在命令行上敲java
    MainApp。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MainApp.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。 main函数的第一条命令是Animal animal = new Animal(“Cat”);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。(new的时候才会加载)
  3. 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。
  4. 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。
  5. 开始运行printName()函数。

Java程序可以动态扩展是由运行期动态加载动态链接(每个栈帧都包含一个指向运行时常量池中该栈帧所属方法的引用,持有这个引用是为了支持方法调用过程中的动态连接。符号引用一部分会在类加载阶段或者第一次使用的时候就转化为直接引用,这种转化成为静态解析。另外一部分在每一次运行期间转化为直接引用,这部分称为动态连接。)实现的;比如:如果编写一个使用接口的应用程序,可以等到运行时再指定其实际的实现(多态),解析过程有时候还可以在初始化之后执行;比如:动态绑定(多态)。运行时动态加载需要加载的对象(反射)