JVM编译器优化

JVM的编译器的种类:

1. 前端编译器:把.java变成.class的过程。如Sun的Javac,Eclipse JDT中的增量式编译器。

2. JIT编译器:把字节码转变成机器码的过程。

3. AOT编译器:静态提前编译,直接将*.java文件编译本地机器码的过程。


Javac的编译过程

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java 类 语法树解析 java语法树工具_Java_02

Javac编译动作的入口是com.sun.tools.javac.main.JavaCompiler类,其主体代码如图所示。

解析与填充符号

解析步骤由parseFiles()方法完成,包括了词法分析和语法分析两个过程。

词法分析、语法分析

词法分析:将源代码的字符流转变成标记(Token)集合,标记是编译过程的最小元素,如“int a = b+2"包含了6个标记,分别是int,a,=,b,+,2。

语法分析:根据Token序列构造语法抽象树的过程,抽象语法树(AST)是一种用来描述程序语法结构的树形表示方式,语法树的每一个节点都代表一个语法结构,例如包,类型,修饰符,接口,返回值甚至代码注释。


填充符号表

完成抽象语法树之后,下一步就是填充符号表的过程,即enterTrees()方法。符号表是由一组符号地址和符号信息构成的表格,类似于哈希表中K-V值对的形式。符号表所登记的信息在编译的不同阶段都要用到。


注解处理器

注解处理器在运行期发挥作用,有了注解处理器的标准API后,我们的代码才有可能干涉编译器的行为。


语法分析与字节码生成

语法分析之后,编译器获得了程序代码的抽象语法树表示,语法树能表示一个结构正确的源代码抽象。而语义分析的主要任务是对结构上正确的源程序进行上下文有关性质的审查,如进行类型审查。 

  在Javac编译过程中,语法分析过程分为标注检查以及数据及控制流分析两个步骤,分别对应着attribute()和flow()方法完成。

标注检查

标注检查步骤检查的内容包括诸如变量使用前是否被声明,变量与赋值之间的数据是否能够匹配等。此过程还有一个重要的步骤称为折叠,如int a = 1+2。语法树上能看到字面量“1”,“2”以及操作符“+”,但在折叠后就变成了“3”。

数据流及控制分析

数据流及控制分析是对程序上下文逻辑更近一步的验证,它可以检查出诸如程序局部变量在使用前是否与赋值,方法的每条路径是否都有返回值。

解语法糖

语法糖是指在计算机语言中添加某种语法,这种语法对语言的功能并没有影响。JAVA是一种"低糖语言”,常用的语法糖主要是之前提到的泛型、变长参数、自动装箱/拆箱等。虚拟机运行时不支持这些语法,它们在编译期还原回简单的基础语法结构,这个过程称为解语法糖。解语法糖的过程是由desuger()方法触发的。

字节码生成

字节码生成阶段不仅仅是把前面各个步骤所生成的信息(语法树、符号表)转化为字节码写入磁盘中,编译器还进行了少量代码添加和转换工作。 


JAVA语法糖
泛型与类型擦除

Java的泛型只存在于程序源码中,在编译后的字节码文件中,就已经替换成原来的原生类型,也称为裸类型,并且在相应的地方插入了强制转型代码。因此,对于运行期的Java语言来说,ArrayList<String>与ArrayList<Integer>就是同一个类,所以泛型技术实际上是Java语言的一颗语法糖,Java语言中的泛型实现方法称为类型擦除,基于这种方法实现的泛型称为伪泛型。

故当List和List作为参数时,擦除使得两者的特征签名变得一模一样,有时可能导致拥有该两个方法参数的方法无法重载。

值得注意的是:当出现上述的情况的时候,如果返回值不一样的话,该两个方法是可以存在于一个Class文件中的,总结一下,两个方法如果有相同的名称和特征签名,但返回值不同,那它们也是合法地,可以共存于一个Class文件中。

擦除法所谓的擦除,仅仅是对方的Code属性中的字节码进行擦除,实际上元数据中还是保留了泛型信息,这也是我们能通过反射手段取得参数化类型的根本依据。

自动装箱、拆箱与遍历循环

自动装箱、拆箱在编译之后就被转换成了相应的包装和还原方法,如Integer.valueOf()与Integer,intValue()方法,而遍历循环则把代码还原成了迭代器的实现,这也是为何遍历循环需要被遍历类实现Iterable接口的原因。 

包装类的“==”运算在不遇到算术运算的情况下不会自动拆箱,以及它们equals()方法不处理数据转型的关系。


条件编译

Java语言使用条件为常量的if语句,此代码中的if语句不同于其他Java代码,它在编译阶段就会被运行,生成的字节码之中只包含条件正确的部分。 
Java语言中条件编译的实现,也是Java语言的一颗语法糖,根据布尔常量值的真假,编译器将会把分支中不成立的代码块消除掉,这是在解语法糖阶段实现的。