13 Javac将源码编译为字节码的过程 - 拿了桔子跑

13 Javac将源码编译为字节码的过程 - 拿了桔子跑

目录
  • 1 编译器分类
  • 2 Javac编译器
    • 2.1 Javac简介
    • 2.2 Javac与程序开发
  • 3 Javac工作过程
    • 3.1 解析与填充符号表
      • 3.1.1 词法分析
      • 3.1.2 语法分析
      • 3.1.3 填充符号表
    • 3.2 注解处理
    • 3.3 语义分析
      • 3.3.1 标注检查
      • 3.3.2 数据及控制流分析
      • 3.3.3 解语法糖
    • 3.4 生成字节码
  • 4 总结

1 编译器分类

Java的编译过程:将源代码转化成机器可执行的二进制代码。实际上,编译过程,是分阶段进行的,由此产生了不同的编译器。

编译器分类:

类别 工作内容 代表
前端编译器 源代码转变成字节码 JDK的Javac、Eclipse编译器(ECJ)
即时编译器 运行时把字节码转变成本地机器码 HotSpot虚拟机的C1、C2编译器
提前编译器 直接把源代码编译成与目标机器指令集相关的二进制代码 JDK的Jaotc等

2 Javac编译器

2.1 Javac简介

  1. Javac是程序猿使用最多的一款编译器,但面向IDE编程使得我们很少直接使用javac,开发工具帮我们自动编译了
  2. 它由Java编写

IntelliJ IDEA ,支持几种编译器:Javac、Eclipse ECJ、Ajc 等,默认使用Javac

2.2 Javac与程序开发

编译器如何跟程序员打交道?

  1. 前端编译器对程序效率提升影响极少。虚拟机设计团队将性能优化放在即时编译器中,让那些不是由Javac产生的Class文件(如JRuby、Groovy等语言的Class文件)也能被编译器优化。
  2. 前端编译器对程序员开发效率提升影响极大:编译器的“语法糖”:泛型、自动拆箱、自动装箱、枚举类、Lambda表达式等特征,简化编码。

3 Javac工作过程

Javac工作过程就是源代码变为字节码的过程。

3.1 解析与填充符号表

3.1.1 词法分析

  1. 将源代码的字符流转变为标记集合(Token)。
  2. 单个字符是编码的最小元素,标记是编译时的最小元素。关键字、变量名、字面量、运算符都可以作为标记
  3. 因此:词法分析就是将源代码拆解关键字 。源代码->关键词集合
int a = 100 这句代码包含4个标记,分别是int、a、=、100,虽然关键字int由3个字符构成,但是它是一个独立的标记,不可拆分

3.1.2 语法分析

  1. 根据标记序列构造抽象语法树(AST)
  2. 每一个节点代表代码中的一个语法结构,例如包、类型、修饰符、运算符、接口、返回值
  3. 源代码->关键词集合->语法树

注意:生成语法树以后,编译器后续的操作都是基于语法树,不再操作源码

AST View 插件生成抽象语法树:

上图看着复杂,换个图
ps:我没分析javac源代码,借用网图:java编译器源码解析-语法分析(1)

3.1.3 填充符号表

先理解符号概念,参考:java编译器源码解析-语义分析-填充符号表

一、 符号是什么?

  1. java声明一个类,类中有属性和方法,计算机识别为符号;
  2. 符号有名称,如:类名、方法名、属性名;
  3. 符号有类型,如:int a=0;a是一个变量,但编译器认为a是一个VarSymbol,它的类型是JCPrimitiveType

二、符号表什么时候生成? 生成语法树之后

三、符号地址代表什么? 内存地址,在目标代码生成阶段,会对符号名进行地址分配

四、符号内容有什么? 地址、内容

五、填充前后有什么变化? 在语法树的基础上进一步完善信息


填充符号表

  1. 生成一组符号地址符号信息构成的数据结构(类比哈希表中键值对)

3.2 注解处理

插入式注解处理器,编译期间处理注解,读取,修改,删除语法树中的任意元素,编译器会根据修改与否,重新回到解析及符号表填充阶段进行处理。

Lombok:基于插入式注解处理器实现的插件,修改语法树元素
CheckStyle、FindBug、Klocwork:遍历和分析语法树,分析代码质量

3.3 语义分析

对语法树进行逻辑验证

3.3.1 标注检查

变量是否先声明后使用、变量类型与值对否匹配

常量折叠:“a=1+2”优化为“a=3”

3.3.2 数据及控制流分析

检验:局部变量先赋值后使用、方法的每条路径是否都有返回值

跟类加载时的校验过程类似

3.3.3 解语法糖

java虚拟机不支持泛型、装箱、拆箱、变长参数等语法
解语法糖:编译阶段还原到基础语法结构

3.4 生成字节码

将语法树、符号表转化成字节码指令,生成.class文件
将实例构造器()方法和类构造器()方法添加到语法树中

4 总结

Javac编译过程各节点及说明:

Javac编译过程中的主体代码及其功能:

原文地址:https://www.cnblogs.com/knowledgeispower/archive/2022/12/08/16966742.html