java helloworld源代码_java Hello world 源码执行流程详解

hello world 作为我们学习的第一个个程序，看起来很简单，但是要理解其执行的具体流程还是需要很深的功底，包括对组成原理，操作系统的理解，今天将java hello world 进行整理一下吧！！

废话不多说，先上hello world

public class Main {

public static void main(String[] args) {

String s = “helloWorld”;

String s2 = new String(“helloWorld”);

System.out.println(s);

System.out.println(s2);

}

}

很简单的程序，具体执行是怎么样的？

相信大家都知道 java 代码的可移植性，是由于java解释器和虚拟机，所以处理java原代码的过程，就是java代码执行的过程：

Java 代码的运行过程？

Java 源代码 -> 编辑器 -> 字节码文件

字节码 -> JVM -> 机器码文件

每一种平台的解释器是不同的，但是实现的虚拟机是相同的，这也就是 Java 为什么能够 跨平台的原因

java 原文件通过编译器编译成.class字节码文件，字节码文件通过 JVM 虚拟机，生成机器码文件

1. 代码编译 ，词法语法语义分析，将java 原代码编译成字节码文件；

我们的.java 文件最终会转换为.class文件

2. 类加载机制，采用双亲委派避免重复加载(类名+类加载器)，加载，验证，准备(准备会对一些常量进行初始化，遍历初始化为0或null),解析，初始化

我们知道 JVM 虚拟机的入口就是类加载器，在加载java中的类时采用双亲委托机制，可以防止用户新写的类，替代jre中的类。

当一个类收到了类加载请求，他首先不会尝试自己去加载这个类，而是把这个请求委派给父 类去完 成，每一个层次类加载器都是如此，因此所有的加载请求都应该传送到启动类加载其中， 只有当父类 加载器反馈自己无法完成这个请求的时候(在它的加载路径下没有找到所需加载的 Class)， 子类加 载器才会尝试自己去加载。

类加载器有，启动(Bootstrap)类加载器，扩展(Extension)类加载器，系统(System)类加载器，自定义类加载器

我们的Main类由系统类加载器进行加载，委托给父类加载器

在JVM中表示两个class对象是否为同一个类对象存在两个必要条件

类的完整类名必须一致，包括包名。

加载这个类的ClassLoader(指ClassLoader实例对象)必须相同

hw.PNG

详细的类加载过程是：

JVM 类加载机制分为五个部分：加载，验证，准备，解析，初始化。

加载， 这个阶段会在内存中生成一个代表这个类的 java.lang.Class 作为方法区这个类的各种数 据的入口。

验证，确保 Class文件的字节流中包含的信息是否符合当前虚拟机的要求

准备，是正式为类变量分配内存并设置类变量的初始值阶段，public static int v = 8080，实际 上变量 v 在准备阶段过后的初始值为 0 而不是 8080，但是如果声明的是常量就是8080，例如 public static final int v = 8080。

4.解析，解析阶段是指虚拟机将常量池中的符号引用替换为直接引用的过程。

3. 在jvm内存中栈和本地线程栈是线程私有的，会在线程中创建一个main方法的栈帧

在main方法栈帧中，里面S，S2存放在其中的字符变量表中，然后“helloword”是一个字符串常量，在jvm中会存放在方法区中的字符常量池中的，然后将其从常量池中弹到操作数栈空间，然后赋值到s的空间中。这个 new String(“helloword”), 先指向堆空间，堆空间再去指向 方法区常量池中。复制一份常量数据再放到s2 对应的寄存器空间中。然后字面变量在字符变量表中指向这些空间。

具体可以使用 javap -c Main.class 解析.class 文件

Compiled from “Main.java”

public class com.bupt.learn.Main {

public com.bupt.learn.Main();

Code:

0: aload_0

1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object.””:()V

4: return

public static void main(java.lang.String[]);

Code:

// 将 helloword 从常量池推送到栈顶

0: ldc #2 // String helloWorld

// 将栈顶 引用 型数值存入第二个局部变量

2: astore_1

// 堆中创建一个对象，并将其引用值压入栈顶

3: new #3 // class java/lang/String

// 复制栈顶数值并将复制值压入栈顶

6: dup

// 将 helloword 从常量池推送到栈顶

7: ldc #2 // String helloWorld

// 调用超类构造方法，实例初始化方法，私有方法

9: invokespecial #4 // Method java/lang/String.””:(Ljava/lang/String;)V

// 将栈顶 引用 型数值存入第三个局部变量

12: astore_2

// 获取指定类的静态字段，并将其压入栈顶

13: getstatic #5 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;

// 将第二个 引用 型局部变量推送至栈顶

16: aload_1

// 调用实例方法

17: invokevirtual #6 // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V

20: getstatic #5 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;

23: aload_2

24: invokevirtual #6 // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V

27: return

}

jvm.PNG

4. System.out.println(s):系统加载System.class字节码文件到方法区，并且系统会默认在堆区创建System.out、System.in、System.err三个对象。

字符串在被输出时会自动调用toString()方法。

println 是 java 原始的IO包，是使用 BIO 进行输出

一次I/O的完成的步骤

当进程发起系统调用时，这个系统调用就进入内核模式，然后开始I/O操作

I/O操作分为两个步骤；

1、磁盘把数据装载到内核的内存空间，

2、内核的内存空间的数据copy到用户的内存空间中(此过程是I/O发生的地方)

阻塞：进程发起I/O调用，进程又不得不等待I/O的完成，此时CPU把进程切换出去，进程处于睡眠状态则此过程为阻塞I/O

阻塞I/O系统怎么通知进程？

I/O完成，系统直接通知进程，则进程被唤醒

BIO.PNG

5. JVM 字节码执行引擎 生成机器节码文件，执行系统找到Main方法为其分配cpu进行执行；

6. cpu的执行分为取值，译码，执行 操作系统开始执行指令失败，缺中断发送； 操作系统分配一页内存，将代码从磁盘读入，继续执行

7. 程序执行系统调用，在文件描述符中写一字符串

8. 操作系统检查字符串的位置是否正确，操作系统找到字符串被送往的设备

9. 设备是一个伪终端，又一个进程控制，操作系统将字符串送给该进程，该进程告诉窗口系统它要显示字符串

10. 窗口系统确定这是一个合法的操作，然后将字符串转成像素

11. 视频硬件将成像素表示转换成一组模拟信号控制显示器在(重画屏幕)

12 . 显示器发射电子束，你在屏幕上看到“hello world”