對于任何一門語言，要想達到精通的水準，研究它的執行原理(或者叫底層機制)不失為一種良好的方式。在本篇文章中，将重點研究java源代碼的執行原理，即從程
序員編寫JAVA源代碼，到最終形成産品，在整個過程中，都經曆了什麼？每一步又是怎麼執行的？執行原理又是什麼？…
當然，本篇文章的粒度可能稍微側重于宏觀方面，更細粒度的技術分析，需要在接下來的該系列文章中與大家分享…
一 編寫java源程式
java源檔案:指存儲java源碼的檔案；
目前比較主流的JAVA IDE?
（1）Intellij IDEA（首推薦）
（2）Eclipse
先來看看如下代碼：
//MyTest被public修飾，故存儲該java源碼的檔案名為MyTest
public class MyTest {
public static void main(String[] args){
System.out.println(“Test Java execute process.”);
}
}
//由于MyTest被public修飾了，故Class A不能用public修飾
class A{}
//由于MyTest被public修飾了，故Class B不能用public修飾
class B{}
（1）java源檔案名就是該源檔案中public類的名稱
（2）一個java源檔案可以包含多個類，但隻允許一個類為public
二 編譯java源代碼
當java源程式編碼結束後，就需要編譯器編譯，安裝好jdk後，我們打開jdk目錄，有兩個.exe檔案，
即javac.exe(編譯源代碼，即.java檔案)和java.exe(執行位元組碼，即.class檔案)
「JVM系列」一步步解析java執行内幕
Java技術進階 2019-07-03 17:24
對于任何一門語言，要想達到精通的水準，研究它的執行原理(或者叫底層機制)不失為一種良好的方式。在本篇文章中，将重點研究java源代碼的執行原理，即從程
序員編寫JAVA源代碼，到最終形成産品，在整個過程中，都經曆了什麼？每一步又是怎麼執行的？執行原理又是什麼？…
當然，本篇文章的粒度可能稍微側重于宏觀方面，更細粒度的技術分析，需要在接下來的該系列文章中與大家分享…
一 編寫java源程式
java源檔案:指存儲java源碼的檔案；
目前比較主流的JAVA IDE?
（1）Intellij IDEA（首推薦）
（2）Eclipse
先來看看如下代碼：
//MyTest被public修飾，故存儲該java源碼的檔案名為MyTest
public class MyTest {
public static void main(String[] args){
System.out.println(“Test Java execute process.”);
}
}
//由于MyTest被public修飾了，故Class A不能用public修飾
class A{}
//由于MyTest被public修飾了，故Class B不能用public修飾
class B{}
（1）java源檔案名就是該源檔案中public類的名稱
（2）一個java源檔案可以包含多個類，但隻允許一個類為public
二 編譯java源代碼
當java源程式編碼結束後，就需要編譯器編譯，安裝好jdk後，我們打開jdk目錄，有兩個.exe檔案，
即javac.exe(編譯源代碼，即.java檔案)和java.exe(執行位元組碼，即.class檔案)
1.切換到MyTest.java檔案夾
2.javac.exe編譯MyTest.java
編譯後，發現e:\Blogs 目錄多了以class為字尾的檔案：A.class,B.class和MyTest.class
Tip:當javac.exe編譯java源代碼時，java源代碼有幾個類，就會編譯成一個對應的位元組碼檔案(.class檔案)，
其中，位元組碼檔案的檔案名就是每個類的類名。需要注意的是，類即使不在源檔案中定義，但被源檔案引用，
編譯後，也會程式設計相應的位元組碼檔案，如類A引用類C，但類C不定義在類A的源檔案中，編譯後，類C也被編
譯成對應的位元組碼檔案C.class
三 執行java源檔案
執行java源檔案，用java.exe執行即可
到現在，java源程式基本執行結果，并正确列印我們期望的結果，那麼，如上的步驟，我們可以總結如下：
如上總結，已經抽象化了在JVM中的執行，接下來，我們将分析，位元組碼檔案（.calss檔案）如何在虛拟機中一步一執行的。
四 JVM如何執行位元組碼檔案
（一） 裝載位元組碼檔案
當.java源碼被javac.exe編譯器編譯成.class位元組碼檔案後，接下來的工作就交給JVM處理，JVM首先通過類加載器(ClassLoader)
将class檔案和相關Java API加載裝入JVM，以供JVM後續處理。
在該階段中，涉及到如下一些基本概念和知識。
1.JDK,JRE和JVM關系
（1）JDK（Java Development Kit），Java開發工具包，主要用于開發，在JDK7前，JDK包括JRE
（2）JRE（Java Runtime Environment），Java程式運作的核心環境，包括JVM和一些核心庫
（3）JVM（Java Virtual Machine），VM是一種用于計算裝置的規範，它是一個虛構出來的計算機，是通過在實際的計算機上仿真模拟
各種計算機功能來實作的，是JRE核心子產品。
2.JVM
JVM是一種用于計算裝置的規範，它是一個虛構出來的計算機，是通過在實際的計算機上仿真模拟各種計算機功能來實作的。Java虛拟機
虛拟機的主要任務是裝載class檔案并執行其中的位元組碼，不同的Java虛拟機中，執行引擎可能由不同的實作，大緻有如下幾種引擎：
一次性解釋位元組碼引擎
即時編譯引擎
自适應優化器
關于虛拟機的實作方式，采用軟體方式、硬體方式和軟體硬體結合方式，這個要根據具體廠商而定。
3.什麼是ClassLoader
虛拟機的主要任務是裝載class檔案并執行其中的位元組碼，而class檔案是由虛拟機的類加載器(ClassLoader)完成的，在一個Java虛拟機，
有可能存在多個類加載器。
任何java運用程式，可能會使用兩種類加載器，即啟動類加載器(bootstrap)和使用者自定義類加載器。
啟動類加載器是Java虛拟機唯一實作的一部分，它又可分為原始類裝載器，系統類裝載器或預設類裝載器，它的主要作用是從作業系統的
磁盤裝載相應的類，如Java API類等。
使用者自定義裝載類，按照使用者自定義的方式來裝載類。
（二）将位元組碼檔案存儲在JVM記憶體區
當JAVA虛拟機運作一個程式時，它需要記憶體來存儲許多東西，如位元組碼，從已裝載的class檔案中得到的其他資訊，程式建立的對象，傳遞給
方法的參數，傳回值，局部變量以及運算的中間結果等，這些相關資訊被組織到“運作時資料區”。
根據廠商的不同，在Java虛拟機中，運作時資料區也有所不同，有些運作時資料區由線程共享，有些隻能由某個特定線程共享。運作時資料區
大緻可分幾個區：方法區，堆區，棧區，PC寄存器區和本地方法棧區。
在該階段中，涉及到如下基本概念和知識。
1.方法區
方法區用來存儲解析被加載的class檔案的相關資訊。當虛拟裝載一個class檔案後，它會從這個class檔案包含的二進制資料中解析類型資訊，然後将
該相關資訊存儲到方法區中。
2.堆
堆是用來存儲相關引用類型的，如new對象。當程式運作時，虛拟機會把所有該程式在運作時建立的對象都放到堆中。
3.PC寄存器
PC寄存器主要用來存儲線程。當新建立一個線程時，該線程都将得到一個自己的PC寄存器(程式計數器)以及一個java棧。
Java虛拟機沒有寄存器，其指令集使用Java棧來存儲中間資料。
4.棧區
棧區主要用來存儲值類型的，如基本資料類型，需要注意的時，String為引用類型，是存在堆中的。Java棧是由許多棧
幀組成的，一個棧幀包含一個Java方法調用的狀态，當線程調用一個方法時，虛拟機壓入一個新的棧幀到該線程的Java棧中
，當該方法傳回時，這個棧幀從Java棧中彈出。
（三）執行引擎與運作時資料區互動
運作時資料區為執行引擎提供了執行環境和相關資料，執行引擎通過與運作時資料區互動，進而擷取
執行時需要的相關資訊，存儲執行的中間結果等
（四）執行引擎與本地方法接口
當要執行本地方法時，執行引擎将調用本地方法接口來擷取相關OS本地方法，需要注意的是，本地方法與作業系統強耦合的。
（五）JVM在具體作業系統上執行
JVM通過調用本地接口來擷取本地方法，進而實作在具體的平台上執行，如在Linux系統上執行，在Window系統上
執行和在Unix系統上執行。
五 參考文獻
【01】深入Java虛拟機（原書第2版）(美)Bill Venners 著
【02】Core Java Volume I - Fundamententals(10th Edition) (美) Cay S.Horstmann
【03】Core Java Volume I - Advanced Features(10th Edition) (美) Cay S.Horstmann
寫在最後：
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