编译与运行

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全流程概览

┌──────────┐   javac    ┌──────────┐   ClassLoader   ┌──────────┐
│  .java   │ ─────────→ │  .class  │ ──────────────→ │   JVM    │
│ 源代码    │            │ 字节码    │                  │  执行     │
└──────────┘            └──────────┘                  └──────────┘
                                                          │
                                          ┌───────────────┼───────────────┐
                                          ▼               ▼               ▼
                                       解释执行          JIT 编译        GC

Java 程序经历两次”编译”：

1. javac：源码 → 字节码（平台无关的中间表示）
2. JIT：字节码 → 本地机器码（运行时热点优化）

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编译阶段

javac 将 .java 文件编译为 .class 字节码，主要阶段：

阶段	说明
词法分析	将字符流切分为 Token
语法分析	构建抽象语法树（AST）
语义分析	类型检查、符号解析、注解处理
字节码生成	将 AST 转为 JVM 指令集

编译产物 .class 文件包含：

• 魔数 0xCAFEBABE（文件格式标识）
• 版本号（major/minor version）
• 常量池
• 字段、方法描述
• 字节码指令

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运行阶段

JVM 启动后通过 ClassLoader 按需加载 .class 文件，经历：

加载（Loading）→ 链接（Linking）→ 初始化（Initialization）→ 执行
                    │
            ┌───────┼────────┐
          验证    准备      解析

执行引擎默认混合模式：

• 解释执行（启动快）
• JIT 编译热点方法为机器码（运行快）

详见 JVM 内存结构与类加载机制。

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快速参考

# 编译单个文件
javac Hello.java
 
# 指定输出目录与源码编码
javac -d out -encoding UTF-8 Hello.java
 
# 编译时保留调试信息
javac -g Hello.java
 
# 运行
java -cp out Hello
 
# 查看字节码
javap -c -verbose out/Hello.class

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相关工具

工具	用途
javac	源码编译器
javap	字节码反汇编
fernflower	字节码反编译为 Java 源码
CFG	编译器/JIT 内部控制流图
JVM	字节码执行环境
JIT	即时编译优化