這是每個(gè)Java程序員都知道的。雖然簡(jiǎn)單,但是從一個(gè)簡(jiǎn)單的問(wèn)題可以引入更深的思考。在這篇文章中,我們將討論這個(gè)簡(jiǎn)單的程序。如果能更多的幫到你,請(qǐng)留下寶貴的意見(jiàn)。
HelloWorld.java
1、為什么一切都開(kāi)始于一個(gè)類?
Java程序是由類組成,一個(gè)類包含方法和屬性。這是由于它的面向?qū)ο蟮奶卣鳎阂磺薪詫?duì)象,每個(gè)對(duì)象都是一個(gè)類的實(shí)例。面向?qū)ο缶幊逃泻芏鄡?yōu)勢(shì),比如更好的模塊化,擴(kuò)展性強(qiáng)等
2、為什么總有一個(gè)“main”方法?
“main”方法是程序的入口,它是靜態(tài)的。 “static”是指該方法是類的一部分,而不是對(duì)象的一部分。
這是為什么?我們?yōu)槭裁床话岩粋€(gè)非靜態(tài)方法作為程序的入口?
如果方法不是靜態(tài)的,那么需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)對(duì)象后才能使用方法。因?yàn)楸仨氂脤?duì)象去調(diào)用方法。對(duì)于程序的入口,這是不現(xiàn)實(shí)的。所以,程序的入口方法是靜態(tài)的。
參數(shù)“String[] args”表示一個(gè)字符串?dāng)?shù)組可以被傳入到該程序,用來(lái)初始化程序。
3、HelloWorld的字節(jié)碼
執(zhí)行這個(gè)程序,Java文件首先編譯為java字節(jié)碼儲(chǔ)存在.class文件里。
字節(jié)碼是什么樣子的呢?
首先,字節(jié)碼本身是無(wú)法讀取。如果我們用一個(gè)十六進(jìn)制編輯器打開(kāi),它看起來(lái)像下面這樣:
我們能看到很多操作碼(比如 CA、4C 等)在字節(jié)碼上,它們每個(gè)都有一個(gè)相應(yīng)的助記碼(比如,aload_0 在下面的例子中)。操作碼是不可讀的,但我們可以用javap命令查看.class文件的助記符形式。
“javap -C”打印出每個(gè)方法的反匯編代碼。反匯編代碼的意思是包括Java字節(jié)碼的說(shuō)明。
- Compiled from "HelloWorld.java"
- public class HelloWorld extends java . lang . Object {
- public HelloWorld ();
- Code :
- 0 : aload_0
- 1 : invokespecial #1; //Method java/lang/Object."<init>":()V
- 4 : return
- public static void main ( java . lang . String []);
- Code :
- 0 : getstatic #2; //Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
- 3 : ldc #3; //String Hello World
- 5 : invokevirtual #4; //Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
- 8 : return
- }
上面的代碼中包含兩個(gè)方法:一個(gè)是默認(rèn)構(gòu)造函數(shù),這是由編譯器推斷出,另一個(gè)是main方法。
每個(gè)方法下面,都有一系列指令,比如 aload_0,invokespecial #1,等
下面的每個(gè)方法,也有說(shuō)明,如aload_0,invokespecial#1,等指令可以在java指令清單里 查到 。例如,aload_0指令是加載一個(gè)從棧中引用的本地變量0,getstatic 指令獲取一個(gè)類的靜態(tài)字段值。注意“#2” 指令在getstatic指令后指向運(yùn)行常量池。常量池是一個(gè)JVM運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū), 查看 。我們可以用“javap -verbose”命令來(lái)查看常量池。
此外,每個(gè)指令開(kāi)始于一個(gè)數(shù)字,如0,1,4等。在.class文件中,每個(gè)方法都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的字節(jié)碼數(shù)組。這些數(shù)字對(duì)應(yīng)的每一個(gè)操作碼和它的參數(shù)都存儲(chǔ)在數(shù)組中的索引中。每個(gè)操作碼為1個(gè)字節(jié),指令可以有0個(gè)或多個(gè)參數(shù)。這就是為什么數(shù)字是不連續(xù)的。
現(xiàn)在,我們可以用“javap -verbose” 查看.class文件進(jìn)一步研究。
- javap - classpath . - verbose HelloWorld
- Compiled from "HelloWorld.java"
- public class HelloWorld extends java . lang . Object
- SourceFile : "HelloWorld.java"
- minor version : 0
- major version : 50
- Constant pool :
- const #1 = Method #6.#15; // java/lang/Object."<init>":()V
- const #2 = Field #16.#17; // java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
- const #3 = String #18; // Hello World
- const #4 = Method #19.#20; // java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
- const #5 = class #21; // HelloWorld
- const #6 = class #22; // java/lang/Object
- const #7 = Asciz <init>;
- const #8 = Asciz ()V;
- const #9 = Asciz Code;
- const #10 = Asciz LineNumberTable;
- const #11 = Asciz main;
- const #12 = Asciz ([Ljava/lang/String;)V;
- const #13 = Asciz SourceFile;
- const #14 = Asciz HelloWorld.java;
- const #15 = NameAndType #7:#8;// "<init>":()V
- const #16 = class #23; // java/lang/System
- const #17 = NameAndType #24:#25;// out:Ljava/io/PrintStream;
- const #18 = Asciz Hello World;
- const #19 = class #26; // java/io/PrintStream
- const #20 = NameAndType #27:#28;// println:(Ljava/lang/String;)V
- const #21 = Asciz HelloWorld;
- const #22 = Asciz java/lang/Object;
- const #23 = Asciz java/lang/System;
- const #24 = Asciz out;
- const #25 = Asciz Ljava/io/PrintStream;;
- const #26 = Asciz java/io/PrintStream;
- const #27 = Asciz println;
- const #28 = Asciz (Ljava/lang/String;)V;
- {
- public HelloWorld ();
- Code :
- Stack = 1 , Locals = 1 , Args_size = 1
- 0 : aload_0
- 1 : invokespecial #1; //Method java/lang/Object."<init>":()V
- 4 : return
- LineNumberTable :
- line 2 : 0
- public static void main ( java . lang . String []);
- Code :
- Stack = 2 , Locals = 1 , Args_size = 1
- 0 : getstatic #2; //Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
- 3 : ldc #3; //String Hello World
- 5 : invokevirtual #4; //Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
- 8 : return
- LineNumberTable :
- line 9 : 0
- line 10 : 8
- }
JVM定義 :運(yùn)行常量池提供一個(gè)類似于傳統(tǒng)的編程語(yǔ)言的符號(hào)表函數(shù),盡管它包含了比典型的符號(hào)表范圍更廣的數(shù)據(jù)
“invokespecial #1″指令指向#1常量在常量池中.常量是”Method #6.#15;“從數(shù)字上看,我們就可以按遞歸方式來(lái)得到最終的常量。
LineNumberTable提供用來(lái)調(diào)試java源代碼對(duì)應(yīng)字節(jié)碼的行數(shù)信息例如,在main方法里Java源代碼第9行對(duì)應(yīng)字節(jié)碼0,第10行對(duì)應(yīng)字節(jié)碼8。
如果你想知道更多關(guān)于字節(jié)碼,您可以創(chuàng)建和編譯一個(gè)更復(fù)雜的類來(lái)看一看。HelloWorld確實(shí)是個(gè)很簡(jiǎn)單的例子。
4、它是如何在JVM中執(zhí)行?
現(xiàn)在的問(wèn)題是如何JVM加載類并調(diào)用main方法?
在main方法執(zhí)行之前,JVM需要分三步走加載、連接以及初始化該類。1)加載二進(jìn)制的類和接口到j(luò)vm中。 2)連接合并二進(jìn)制數(shù)據(jù)到正在運(yùn)行狀態(tài)的jvm。連接有三步構(gòu)成,驗(yàn)證、準(zhǔn)備、解析。驗(yàn)證確保了類/接口在結(jié)構(gòu)上正確的;準(zhǔn)備工作包括所需要的類/接口分配內(nèi)存;解析符號(hào)引用。最后3)初始化變量并初始化值
這個(gè)裝載工作是由Java類加載器完成的。當(dāng)JVM啟動(dòng)時(shí),3個(gè)類加載器被使用:
1.引導(dǎo)類加載器:加載位于/ jre / lib目錄的核心Java庫(kù)。這是jvm核心的一部分,并且是原生的代碼。
2.擴(kuò)展類加載器:加載代碼的擴(kuò)展目錄(例如,/jar/ lib / ext目錄)。
3.系統(tǒng)類加載器:在CLASSPATH中找到負(fù)載代碼。
所以HelloWorld類是由系統(tǒng)類加載器加載。當(dāng)執(zhí)行的主要方法,它會(huì)觸發(fā)加載,鏈接和其他相關(guān)的類的初始化( 查看 ),如果它們存在。
最后,main()的幀被加載到j(luò)vm堆棧,程序計(jì)數(shù)器(PC)被相應(yīng)地設(shè)置。程序計(jì)數(shù)器然后指示println()幀的加載到JVM堆棧。當(dāng)main()方法完成后,它會(huì)從堆棧中彈出執(zhí)行完成。
參考文獻(xiàn):
1、 負(fù)載
2、 類加載機(jī)制
3、 類加載器
via: http://www.programcreek.com/2013/04/what-can-you-learn-from-a-java-helloworld-program/
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