1. Java 代码的执行流程#

  1. 源代码编译：Java 源代码（.java 文件）首先由 Java 编译器 (Javac) 编译成 字节码 (Bytecode), 生成二进制的 .class 文件, 字节码是一种中间表示, 不是直接的机器码
  2. Java 源代码在编译后会变成 .class 字节码文件, JVM 在执行时会采用 两种方式：
    • 解释执行 (Interpretation)：JVM 逐行翻译字节码, 并立即执行, 这就是“边翻译边执行”
    • JIT (Just-In-Time Compilation)：JVM 发现高频代码（如循环、热点方法）, 会使用 JIT Compiler 将其编译成本地机器码, 避免重复翻译, 提高执行效率
    • JIT Compiler: 如 HotSpot VM 的 C1/C2 编译器

扩充1: 类的生命周期 主要发生在 JVM 运行时, 且仅在类第一次被使用时触发, 并不是 JVM 启动时就一次性加载所有类,

类的生命周期包括: 加载→验证→准备→解析→初始化

**扩充2: ** 编译时, 每个单独的 .java 源码文件被认为是一个单独的编译单元, 被单独编译成一个 .class 字节码文件, 所以在 Java 项目中, 通常会被编译成多个 .class 文件, 如果直接分发 .class 文件, 管理起来会很麻烦, 因此, Java 提供了 .jar 这种格式, 可以把多个 .class 文件打包在一起, 便于 分发、部署和加载

2. 手动编译并运行 java 程序#

目录结构:

├── myproject
│   └── src
│       ├── Main.java
│       └── animal
│           └── Cat.java

代码内容:

// Cat.java
package animal;
public class Cat {
    String name;
    public Cat(String name) {
        this.name = name;
        System.out.println("mew~");
    }
}

// Main.java
import animal.Cat;
public class Main {
    public static void main(String []args){
        Cat cat = new Cat("kitty");
    }
}

在src下编译:

javac Main.java

编译后多出了两个字节码文件, 如下:

├── myproject
│   └── src
│       ├── Main.class
│       ├── Main.java
│       └── animal
│           ├── Cat.class
│           └── Cat.java

可以发现, 我们只是编译了Main.java, 被其用到的类 Cat.java 也被编译了, 然后在其它文件夹下执行该程序, 用 -cp 来指明 classpath, 即告诉 JVM 去哪找 user-defined class 字节码文件, -cp 默认值为当前文件夹: ./

$ java -cp myproject/src Main 
mew~

Note: Technically, javac is the program that translates Java code into bytecode (.class file). And java is the program that starts the JVM, which in turn, loads the .class file, verifies the bytecode and executes it.

3. JVM 启动时都加载了哪些类#

The virtual machine searches for and loads classes in this order:

  • Bootstrap Classes 引导类, 加载核心库, 主要包含 Java 标准库的基础类 如 java.lang.* (String、Object、Math、System)

  • Extension ClassLoader 加载扩展库

  • User classes - Classes defined by developers and third parties that do not take advantage of the extension mechanism. You identify the location of these classes using the -classpath option on the command line (the preferred method) or by using the CLASSPATH environment variable.

In general, you only have to specify the location of user classes. Bootstrap classes and extension classes are found “automatically”.