Java程序的运行机制是怎么样的

Java程序的运行机制可以分为以下几个步骤：

编写Java源代码：首先，程序员需要使用Java编程语言编写源代码。Java源代码是以java为扩展名的文本文件，包含了Java程序的逻辑和功能。

编译Java源代码：Java源代码需要通过Java编译器进行编译，生成字节码文件。字节码文件是以class为扩展名的二进制文件，包含了Java程序的指令、变量和方法。

解释执行字节码文件：Java虚拟机（JVM）负责解释执行字节码文件。JVM是一个虚拟的计算机，它模拟了实际计算机的硬件和 *** 作系统，能够运行字节码文件。

类加载：当Java程序被执行时，JVM会根据需要动态加载所需的类。Java类库和自定义类都会被加载到内存中。

执行Java程序：JVM会按照程序的逻辑和功能执行Java程序。程序员可以在程序中使用Java类库和自定义类提供的方法和变量。

垃圾回收：JVM还负责垃圾回收，它会自动回收不再使用的内存空间，防止程序出现内存泄漏等问题。

总的来说，Java程序的运行机制可以概括为：编写源代码 -> 编译生成字节码文件 -> 解释执行字节码文件 -> 加载所需类 -> 执行Java程序 -> 垃圾回收。

loadClass() 方法是加载目标类的入口，它首先会查找当前 ClassLoader 以及它的双亲里面是否已经加载了目标类，如果没有找到就会让双亲尝试加载，如果双亲都加载不了，就会调用 findClass() 让自定义加载器自己来加载目标类。ClassLoader 的 findClass() 方法是需要子类来覆盖的，不同的加载器将使用不同的逻辑来获取目标类的字节码。拿到这个字节码之后再调用 defineClass() 方法将字节码转换成 Class 对象。

自定义类加载器不易破坏双亲委派规则，不要轻易覆盖 loadClass 方法。否则可能会导致自定义加载器无法加载内置的核心类库。在使用自定义加载器时，要明确好它的父加载器是谁，将父加载器通过子类的构造器传入。如果父类加载器是 null，那就表示父加载器是「根加载器」。

先得到对象的类字节码Class对象，通过Class对象再得到类型，而后进行判断是不原始类型方法可能是isPrimitive或数组isArray()。

爪哇是一种可以撰写跨平台应用软件的面向对象的程序设计语言，是由Sun Microsystems公司于1995年5月推出的Java程序设计语言和Java平台（即JavaEE, JavaME, JavaSE）的总称。

Java自面世后就非常流行，发展迅速，对C++语言形成了有力冲击。Java技术具有卓越的通用性、高效性、平台移植性和安全性，广泛应用于个人PC、数据中心、游戏控制台、科学超级计算机、移动电话和互联网，同时拥有全球最大的开发者专业社群。在全球云计算和移动互联网的产业环境下，Java更具备了显著优势和广阔前景。

它是程序的一种低级表示，可以运行于Java虚拟机上。将程序抽象成字节码可以保证Java程序在各种设备上的运行

Java号称是一门“一次编译到处运行”的语言，从我们写的java文件到通过编译器编译成java字节码文件（class文件），这个过程是java编译过程；而我们的java虚拟机执行的就是字节码文件。不论该字节码文件来自何方，由哪种编译器编译，甚至是手写字节码文件，只要符合java虚拟机的规范，那么它就能够执行该字节码文件。

JAVA程序的运行

因为Java具有跨平台特性，为了实现这个特性Java执行在一台虚拟机上，这台虚拟机也就是JVM，Java通过JVM屏蔽了不同平台之间的差异，从而做到一次编译到处执行。JVM位于Java编译器和OS平台之间，Java编译器只需面向JVM，生成JVM能理解的代码，这个代码即字节码，JVM再将字节码翻译成真实机器所能理解的二进制机器码。

字节码是怎么产生的？

我们所编写的程序都是java格式，通常在执行的时候也许点击一下eclipse的运行键就可以在控制台看到运行结果，但是也可以更酷一些，如果你装了JDK，那就可以直接在以命令行的方式编译运行你的java文件，编译后会形成class文件，这个class文件即字节码。

字节码怎么解读？

上图是编译好的字节码文件，即一堆16进制的字节,如果使用IDE去打开，也许看到的是已经被反编译的我们所熟悉的java代码，但这才是纯正的字节码

这里只介绍字节码由哪些部分组成, 具体的意思自行百度或者看文尾的连接, 有较为详细的讲解

上图即字节码文件的组成部分, Class文件的结构不像XML等描述语言那样松散自由。由于它没有任何分隔符号，

所以，以上数据项无论是顺序还是数量都是被严格限定的。哪个字节代表什么含义，长度是多少，先后顺序如何，都不允许改变, 如上图左侧即每一部分规定的长度

魔数(Magic Number)

魔数是用来区分文件类型的一种标志，一般都是用文件的前几个字节来表示。

比如0XCAFE BABE表示的是class文件，那么有人会问，文件类型可以通过文件名后缀来判断啊？是的，但是文件名是可以修改的（包括后缀），那么为了保证文件的安全性，将文件类型写在文件内部来保证不被篡改。

至于为什么是CAFE BABE估计大家也能猜到, 程序员与咖啡的不解之缘

版本号(Version)

版本号含主版本号和次版本号，都是各占2个字节。在此Demo种为0X0000 0033。其中前面的0000是次版本号，后面的0033是主版本号。通过进制转换得到的是次版本号为0，主版本号为51。高版本的JDK能向下兼容以前版本的Class文件，但不能运行以后版本的Class文件，即使文件格式未发生任何变化 这就是target参数的用处，可以在使用JDK 17编译时指定-target 15

常量池(Constant Pool)

常量池是Class文件中的资源仓库, 量池中主要存储2大类常量：字面量和符号引用。字面量如文本字符串，java中声明为final的常量值等等，而符号引用如类和接口的全局限定名，字段的名称和描述符，方法的名称和描述符。常量池是一个表结构，在表的内容前有一个类型的计数器，表示常量池的长度

上面的表中描述了11中数据类型的结构，其实在jdk17之后又增加了3种（CONSTANT_MethodHandle_info,CONSTANT_MethodType_info以及CONSTANT_InvokeDynamic_info)。这样算起来一共是14种

访问标志(Access_Flag)

访问标志信息包括该Class文件是类还是接口，是否被定义成public，是否是abstract，如果是类，是否被声明成final。通过上面的源代码，我们知道该文件是类并且是public。

0x 00 21：是0×0020和0×0001的并集。其中0×0020这个标志值涉及到字节码指令

类索引(This Class Name)

类索引用于确定类的全限定名

0×00 03 表示引用第3个常量，同时第3个常量引用第19个常量，查找得”com/demo/Demo”。#3#19

父类索引(Super Class Name)

0×00 04 同理：#4#20(java/lang/Object)

接口索引(Interfaces)

通过上边字节码图可以看到，这个接口有2+n个字节，前两个字节表示的是接口数量，后面跟着就是接口的表。我们这个类没有任何接口，所以应该是0000。果不其然，查找字节码文件得到的就是0000。

字段表集合(fields)

字段表用于描述类和接口中声明的变量。这里的字段包含了类级别变量以及实例变量，但是不包括方法内部声明的局部变量。接下来就是2+n个字段属性。我们只有一个属性a，所以应该是0001。查找文件果不其然是0001。

该区域含有字段的访问标志, 访问权限, 字段的名称索引, 字段的描述符索引, 属性表

描述符的作用就是用来描述字段的数据类型、方法的参数列表和返回值。而属性表就是为字段表和方法表提供额外信息的表结构。对于字段来说，此处如果将字段声明为一个static final msg = "aaa"的常量，则字段后就会跟着一个属性表，其中存在一项名为ConstantValue，指向常量池中的一个常量，值为的"aaa"。

方法(methods)

包含访问标志表, 方法名索引 , 方法描述符索引, 属性表数量,等

Attribute

0×0001 ：同样的，表示有1个Attributes了。

0x000f : #15(“SourceFile”)

0×0000 0002 attribute_length=2

0×0010 : sourcefile_index = #16(“Demojava”)

SourceFile属性用来记录生成该Class文件的源码文件名称。

第一种：通过forName()方法；

第二种：类class；

第三种：对象getClass()。

举例如下：

package

test;

public class Demo{

public static void

main(){

Class<> c1 = null;

Class<> c2 =

null;

Class<> c3 =

null;

//三种反射用实例化方式

try{

//最常用的一种形式

c1 =

ClassforName("testX");

}catch(ClassNotFoundException

e){

eprintStackTrace();

}

//通过Object类中的方法实例化

c2

= new X()getClass();

//通过类class实例化

c3 =

Xclass;

Systemoutprintln("类名：" + c1getName());

//得到类名

Systemoutprintln("类名：" + c2getName());

//得到类名

Systemoutprintln("类名：" + c3getName());

//得到类名

}

}

java编程开发是目前市场上使用范围非常广泛的一种编程开发语言。今天我们就一起来了解一下，在java编程中关于字节码的一些指令的编译与执行方法。

java文件编译后的class文件，java跨平台的中间层，JVM通过对字节码的解释执行(执行模式，还有JIT编译执行，下面讲解)，屏蔽对 *** 作系统的依赖。一个字节(8位)可以储存256中不同的指令，这样的指令就是字节码，java所有指令有200个左右，这些指令组成了字节码文件(class)。

一、字节码的主要指令：

class文件里面的十六进制文件，其中CAFEBABE是标志这个文件为java的编译后的文件，00000034代表版本号，01670700一个字节(8位)就是一个字节指令，由于数值指令太难看懂，我们可以用javap将指令翻译为助记指令。

1、加载或储存指令

在栈帧中，通过指令 *** 作数据在局部变量表与 *** 作栈间传递。

ILOAD、ALOAD：将int、对象引用类型从局部变量表压入 *** 作栈顶;

ISTORE、ASTORE：将int、对象引用类型从 *** 作栈顶储存到局部变量表里;

ICONST、BIPUSH、SIPUSH、LDC：将常亮加载到 *** 作栈顶。

2、运算指令

对 *** 作栈上的值进行运算，并把结果写入 *** 作栈顶，如IADD、IMUL。

3、类型转换指令

I2L、D2F

4、对象创建与访问指令

NEW

除了字节码指令外，北京电脑培训认为还包括像LINENUMBER储存字节码与源码对应，方便调试定位;LOCALVARIABLE储存当前方法使用到的局部表量表。

二、java源码文件转化为字节码(class)文件的过程

JAVA源文件---------->词法解析---------->语法解析---------->语义分析--------->生成字节码--------->字节码文件

词法分析：根据空格分割出单词、 *** 作符等，形成token信息流;

语法分析：根据token流和java语法规范生成语法树;

语义分析：检查关键字、类型匹配是否正确;

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