从java文件到字节码

本文来说一下&＃xff0c;我们开发好的.java文件是源码文件&＃xff0c;并不能交给机器直接执行&＃xff0c;需要将其变成字节码甚至是机器码文件。那么静态编译器是如何把源码转化成字节码的呢&＃xff1f;

下图为.java源码转化为字节码的过程。

词法解析就是通过空格分隔出单词、操作符、控制符等信息&＃xff0c;将其形成token信息流&＃xff0c;传递给语法解析器&＃xff1b;在语法解析时&＃xff0c;把词法解析得到的token信息流按照Java语法规则组装成一个语法树。

如上图虚线框中所示&＃xff1b;在语义分析阶段&＃xff0c;需要检查关键字的使用是否合理、类型是否合理、作用域是否正确等。当语义分析完成之后&＃xff0c;即可以生成字节码。

字节码必须通过类加载过程加载到JVM环境中后&＃xff0c;才可以执行。

字节码执行的三种模式

1. 解释执行

2. JIT编译执行

3. JIT编译与解释混合执行&＃xff08;主流JVM默认模式&＃xff09;

何为JIT编译&＃xff1f;

• 动态编译&＃xff08;dynamic compilation&＃xff09;指的是“在运行时进行编译”&＃xff1b;与之相对的是事前编译&＃xff08;ahead-of-time compilation&＃xff0c;简称AOT&＃xff09;&＃xff0c;也叫静态编译&＃xff08;static compilation&＃xff09;。

• JIT编译&＃xff08;just-in-time compilation&＃xff09;狭义来说是当某段代码即将第一次被执行时进行编译&＃xff0c;因而叫“即时编译”。JIT编译是动态编译的一种特例。JIT编译一词后来被泛化&＃xff0c;时常与动态编译等价&＃xff1b;但要注意广义与狭义的JIT编译所指的区别。

• 自适应动态编译&＃xff08;adaptive dynamic compilation&＃xff09;也是一种动态编译&＃xff0c;但它通常执行的时机比JIT编译迟&＃xff0c;先让程序“以某种式”先运行起来&＃xff0c;收集一些信息之后再做动态编译。这样的编译可以更加优化。

混合执行模式的优势在于解释器在启动时先解释执行&＃xff0c;省去编译时间。随着时间推进&＃xff0c;JVM通过热点代码统计分析&＃xff0c;识别高频的方法调用、循环体、公共模块等。JIT的作用就是将Java字节码动态低编译成可以直接发送给处理器指令执行的机器码。大致流程如下&＃xff1a;

注意&＃xff1a;解释执行与编译执行在线上环境微妙的辩证关系。机器在热机状态可以承受的负载大于冷机状态&＃xff08;刚刚启动的时候&＃xff09;&＃xff0c;如果以热机状态的流量进行切流&＃xff0c;可能会导致处于冷机状态的服务器因无法承受流量而假死。在生产环境发布过程中&＃xff0c;以分批的方式进行发布&＃xff0c;根据机器数量划分成多个批次&＃xff0c;建议每个批次的机器数之多占到整个集群的12.5%&＃xff08;1/8&＃xff09;。曾经有这样的故障案例&＃xff1a;某程序员在发布平台进行分批发布&＃xff0c;在输入发布总批次数的时候&＃xff0c;误填写成分两批发布。如果是热机状态&＃xff0c;在正常情况下一半的机器可以勉强承载流量&＃xff0c;但是由于刚刚启动的JVM均是解释执行&＃xff0c;还没有进行热点代码统计和JIT动态编译&＃xff0c;导致机器启动之后&＃xff0c;当前1/2发布成功的服务器马上全军覆没&＃xff0c;此次故障说明了JIT的存在。

下篇说类加载过程&＃xff0c;敬请期待&＃xff01;