Java代码的执行机制

在JVM中执行的是编译过后的Class文件，classloader类加载器来负责加载class文件，那么首先要了解的就是java如何将java文件编译为class文件的？

Java代码的编译机制

编译过程
java文件->分析和输入到符号表(parse and enter)->注解处理(annotation processing)->语义分析和生成class文件(analyse and generate)->class文件

简单归结为三个步骤：
1.分析和输入到符号表
parse过程，一是词法分析，将代码字符串转化成token序列（Token.EQ（name:=））;二是，语法分析，将token抽象成语法树；
enter过程，将符号输入到符号表，其实也就是添加累的一些构造器属性等，归入类中。
2.注解处理
就是处理用户自定义的注解，简化代码的编写，在注解处理过程结束后，会在此进入分析和输入符号表的过程中。
3.语义分析和生成class文件
语义分析就是将抽象语法树中的名字表达式等元素与变量方法类型等联系到一起，检查变量是否声明，是否抛出一场，推导范型类型，自动拆箱装箱等。
然后将语法书转化为字节码，做少量的代码转化，如 String相加转换为stringbuffer等，最后从符号表生成为class文件。

1）词法分析：读取源代码，一个字节一个字节的读进来，找出这些词法中我们定义的语言关键词如：if、else、while等，识别哪些if是合法的哪些是不合法的。这个步骤就是词法分析过程。
词法分析的结果：就是从源代码中找出了一些规范化的token流，就像人类语言中，给你一句话你要分辨出哪些是一个词语，哪些是标点符号，哪些是动词，哪些是名词。
2）语法分析：就是对词法分析中得到的token流进行语法分析，这一步就是检查这些关键词组合在一起是不是符合Java语言规范。如if的后面是不是紧跟着一个布尔型判断表达式。
语法分析的结果：就是形成一个符合Java语言规定的抽象语法树，抽象语法树是一个结构化的语法表达形式，它的作用是把语言的主要词法用一个结构化的形式组织在一起。这棵语法树可以被后面按照新的规则再重新组织。
3）语义分析：语法分析完成之后也就不存在语法问题了，语义分析的主要工作就是把一些难懂的，复杂的语法转化成更简单的语法。就如难懂的文言文转化为大家都懂的白话文，或者是注释一下一些不懂的成语。
语义分析结果：就是将复杂的语法转化为简单的语法，对应到Java就是将foreach转化为for循环，还有一些注释等。最后生成一棵抽象的语法树，这棵语法树也就更接近目标语言的语法规则。
4）字节码生成：将会根据经过注释的抽象语法树生成字节码，也就是将一个数据结构转化为另外一个数据结构。就像将所有的中文词语翻译成英文单词后按照英文语法组装文英文语句。代码生成器的结果就是生成符合java虚拟机规范的字节码。

Java 代码的类加载机制

类加载机制，就是将上面编译的.class文件，加载到JVM中，生成Class对象，之后就可以对Class进行实例化和调用了。
JVM类加载过程划为三个步骤：装载，链接，初始化。装载和链接就是将.class转化为的字节码转化生成Class对象，初始化并不是加载类的时候必须触发的，但是必须主动适用对象前触发。

• 装载的过程就是通过完全限定名和类加载器来完成类的加载。
• 链接的过程是对二进制的字节码进行校验，初始化装载类中的静态变量以及解析类里面的调用的接口。
• 初始化过程即执行类中的静态初始化代码、构造器代码和静态属性的初始化，下面四种情况会触发初始化过程：
  1 调用了new；
  2 反射调用了类中的方法；
  3 子类调用了初始化；
  4 jvm启动过程中指定的初始化类

JVM的类的加载是通过Classloader以及他的子类来完成的，Bootstrap Classloader->Extension Classloader->System Classloader ->User-Defined Classloader。

• Bootstrap ClassLoader
  这一部分是C++写的，拿不到这个类的对象，不是ClassLoader的子类，jdk启动的时候会初始化这个ClassLoader，由这个加载类记载$JAVA_HOME中jre/lib/rt.jar里所有文件的加载，jar中包含了JAVA规范定义的所有接口和实现。
• Extension ClassLoader
  加载扩展功能的jar包，比如dns工具jar包。
• System ClassLoader
  JVM用这个加载器来加载启动参数Classpath中的jar包和目录，JDK中对应的类名为APPClassLoader。
• User-Defined ClassLoader
  这个是开发人员继承ClassLoader抽象类自行实现的ClassLoader，自定义的ClassLoader可以用来加载一些非Classpat中的jar和目录，比如从网络上下载的jar或者二进制文件，也可以再加载之前对class文件做一些动作，比如解密。