【死磕JVM】——-2、Java代码编译和执行的整个过程

Java代码编译是由Java源码编译器来完成的，流程图如下：



Java字节码的执行是由JVM执行引擎来完成的，流程图如下：



Java代码编译和执行的整个过程包含以下三个重要机制：

1.Java代码编译机制。

2.类加载机制。

3.类执行机制。

Java源码编译机制

Java源码编译机制由以下三个过程组成：

1.分析和输入到符号表。

2.注解处理。

3.语义分析和生成class文件。

流程图如下：



最后生成的class文件由以下部分组成：

1.结构信息。

2.元数据。

3.方法信息。

类加载机制：

JVM人类加载是通过ClassLoader及其子类来完成的，类的层次关系和加载顺序可以由下图来描述：



1）Bootstrap ClassLoader

负责加载$JAVA_HOME中jre/lib/rt.jar里所有的Class，由C++实现，不是ClassLoader的子类。

2）Extension ClassLoader

负责加载java平台中扩展功能的一些jar包，包括$JAVA_HOME中jre/lib/*.jar或 -Djava.ext.dirs指定目录下的jar包。

3）App ClassLoader

负责记载classpath中指定的jar包及目录中的class。

4）Custom ClassLoader

属于应用程序根据自身需要自定义的ClassLoader，如tomcat、jboss都会根据j2ee规范自行实现ClassLoader。

加载过程中会先检查类是否被已加载，检查顺序是自底向上，从Custom ClassLoader到Bootstrap ClassLoader逐层检查，只要某个ClassLoader已加载就视为已加载此类，保证此类只所有ClassLoader加载一次。而加载的顺序是自顶向下，也就是由上层来逐层尝试加载此类。

类执行机制：

JVM是基于栈的体系结构来执行Class字节码的，线程创建后，都会产生程序计算器（PC）和栈（Stack），程序计算器存放下一条要执行的指令在方法内的偏移量，栈中存放一个个栈帧，每个栈帧对应着每个方法的每次调用，而栈帧又是有全局变量区和操作数栈两部分组成，局部变量区用于存放方法中的局部变量和参数，操作数栈中用于存放方法执行过程中产生的中间结果。 

栈的结构图如下所示：