一行JAVA代碼如何運(yùn)行起來(lái)？

在程序員的世界中，你總會(huì)聽(tīng)到一句“PHP是世界上最好的語(yǔ)言”的調(diào)侃。然而在你進(jìn)入軟件程序開(kāi)發(fā)之后，你會(huì)發(fā)現(xiàn)即使開(kāi)發(fā)語(yǔ)言千千萬(wàn)，最盛行的還是JAVA。從淘寶的技術(shù)變遷中我們可以見(jiàn)一些端倪，早期電商剛起來(lái)的時(shí)候，那會(huì)兒的互聯(lián)網(wǎng)還很簡(jiǎn)單，使用PHP+Mysql+Apache+Linux就可以快速搭建起一套電商系統(tǒng)，但隨著電商平臺(tái)、支付平臺(tái)的完善，網(wǎng)上購(gòu)物開(kāi)始變得簡(jiǎn)單，越來(lái)越多的人使用淘寶購(gòu)物了，淘寶的技術(shù)架構(gòu)也開(kāi)始不斷的升級(jí)，增加服務(wù)器數(shù)量來(lái)提高系統(tǒng)可用性。

通過(guò)運(yùn)維手段擴(kuò)充資源是一種方式，治標(biāo)不治本，最根本的原因還是在于PHP這種語(yǔ)言可擴(kuò)展性不夠，用戶量十萬(wàn)、百萬(wàn)、千萬(wàn)的時(shí)候都還能支撐，但到了上億、億萬(wàn)的時(shí)候怎么擴(kuò)展都不行了。于是淘寶系統(tǒng)開(kāi)始一點(diǎn)點(diǎn)的前后端分離，后端使用JAVA語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，逐漸遷移業(yè)務(wù)。現(xiàn)在我們所使用的淘寶系統(tǒng)，80%以上的后端程序都是Java開(kāi)發(fā)，可見(jiàn)笑到最后才是贏家啊。不過(guò)JAVA語(yǔ)言的上手難度就比PHP、前端高很多了，所以今天我們給大家講解下一行JAVA代碼到底是如何運(yùn)行起來(lái)的，JAVA后浪們可以以此為入門(mén)Java的基礎(chǔ)，開(kāi)啟Java開(kāi)發(fā)、人生贏家之路。

Java是一種半解釋型語(yǔ)言，相對(duì)的有解釋型語(yǔ)言Python&PHP、編譯型語(yǔ)言C&C++。解釋型語(yǔ)言說(shuō)的是只需要在客戶端屬于代碼后就可以運(yùn)行起來(lái)，實(shí)時(shí)看到結(jié)果，編譯型語(yǔ)言說(shuō)的是源代碼需要進(jìn)行構(gòu)建編譯成二進(jìn)制文件才能在機(jī)器運(yùn)行起來(lái)，半解釋型語(yǔ)言介于其中，它把輸入的代碼進(jìn)行編譯，編譯后在JVM虛擬機(jī)中運(yùn)行（注：JVM虛擬機(jī)是在實(shí)際的機(jī)器中運(yùn)行的）。半解釋型語(yǔ)言的好處就是可以跨平臺(tái)，一次編譯，多次執(zhí)行。

我們通過(guò)下面這邊Java程序，來(lái)講明Java程序從編譯到最后運(yùn)行到整個(gè)流程。JVM運(yùn)行Java程序有兩種方式，分別是jar包和Class類(lèi)文件，jar包是偏上層的方式，把所有程序都打包成一個(gè)jar包，便于交付測(cè)試人員測(cè)試、運(yùn)維人員發(fā)布，它的運(yùn)行邏輯是通過(guò)java.exe找到j(luò)ava自帶的GetMainClassName函數(shù)，該函數(shù)獲取JNIENV實(shí)例，并調(diào)用JarFileJNIENV實(shí)例中的GetMainfest()函數(shù)獲取MainClass函數(shù)，Main函數(shù)再調(diào)用Java.c中的LoadClass方法加載主類(lèi)。

而Class方式則是越過(guò)上層，直接通過(guò)main函數(shù)調(diào)用Java.c中的LoadClass方法裝載類(lèi)。所以說(shuō)jar運(yùn)行的方式本質(zhì)上也是class類(lèi)運(yùn)行的方式，因此我們來(lái)關(guān)注如何類(lèi)方式如何加載運(yùn)行就好了。下面代碼想實(shí)現(xiàn)的功能是打印Code這個(gè)字符，整體代碼如下。我們先定義了一個(gè)類(lèi)HelloJava，在這個(gè)類(lèi)新建了一個(gè)對(duì)象去打印Code字符，而這個(gè)對(duì)象又調(diào)用了類(lèi)Product.java

在整個(gè)代碼的運(yùn)行中，包含兩步，第一步是編譯，第二步是運(yùn)行。源文件創(chuàng)建完之后，使用javac就可以編譯.java程序，程序會(huì)被編譯成.class文件，使用java命令就可以運(yùn)行.class文件。編譯后的文件有代碼中出現(xiàn)過(guò)的類(lèi)名&變量名&方法引用名、類(lèi)中各個(gè)方法的字節(jié)碼，它們分別存儲(chǔ)在常量池、方法字節(jié)碼中。

在Java程序的編譯過(guò)程中，如果該類(lèi)所依賴的類(lèi)還沒(méi)有被編譯，編譯器就會(huì)先編譯被依賴的類(lèi)，如果依賴類(lèi)編譯了則直接引用。在Java類(lèi)的運(yùn)行中，包含加載和運(yùn)行兩個(gè)步驟。.class文件就是通過(guò)類(lèi)加載器到j(luò)vm當(dāng)中的。在Java中默認(rèn)有三種類(lèi)加載器，從下往上依次是自定義類(lèi)加載器UserClassLoader（負(fù)責(zé)加載自定義的class文件）、應(yīng)用類(lèi)加載器AppClassLoader（負(fù)責(zé)加載classpath指定的jar包和目錄中的class文件）、擴(kuò)展類(lèi)加載器ExClassLoader（負(fù)責(zé)加載Java平臺(tái)中擴(kuò)展功能的jar包）、啟動(dòng)類(lèi)加載器BootstrapClassLoader（負(fù)責(zé)加載$JAVA_Home中jre/lib/rt.jar中所有的class類(lèi)）。當(dāng)AppClassLoader接收到一個(gè)類(lèi)加載命令后，它不會(huì)自己先去加載，而是給到擴(kuò)展類(lèi)加載器，同樣擴(kuò)展類(lèi)加載器自己也不會(huì)先去加載類(lèi)，而是把它給到啟動(dòng)類(lèi)加載器去加載，如果失敗再層層往下傳遞。所以Java是動(dòng)態(tài)在加載類(lèi)。

回到我們剛剛的例子中，在編譯好Java程序后，我們得到HelloJava.class文件，在終端我們輸入javaHelloJava，系統(tǒng)就會(huì)啟動(dòng)一個(gè)JVM進(jìn)程，JVM進(jìn)程從classpath的路徑中尋找命名為HelloJava.class的二進(jìn)制文件，將HelloJava的類(lèi)加載信息加載到運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)的方法區(qū)，找到HelloJava的主函數(shù)入口，執(zhí)行Main函數(shù)。Main函數(shù)的第一條命令是Productproduct = newProduct(“Code”)，它需要JVM創(chuàng)建一個(gè)Product對(duì)象，但此時(shí)方法區(qū)中沒(méi)有沒(méi)有Product類(lèi)的信息，于是JVM加載Product類(lèi)，把Product類(lèi)的類(lèi)型信息放在方法區(qū)中。加載完了Product類(lèi)之后，JVM虛擬機(jī)在堆區(qū)為新的Product實(shí)例分配內(nèi)存，初始化類(lèi)。在調(diào)用product.printName()方法的時(shí)候，JVM根據(jù)Product引用找到Product對(duì)象，根據(jù)Product對(duì)象持有的引動(dòng)定位到方法區(qū)中的Animal類(lèi)的類(lèi)型信息方法表，獲取printName()函數(shù)的字節(jié)碼地址，運(yùn)行printName()函數(shù)，打印出來(lái)“Code”。

微觀的編譯執(zhí)行介紹完了，我們來(lái)看看中觀的執(zhí)行。在介紹Java是解釋型語(yǔ)言時(shí)，我們有講到JVM是跨平臺(tái)執(zhí)行的，也就是一份Java代碼編譯之后，可以在Linux、unix、Windows、Macos等操作系統(tǒng)平臺(tái)中執(zhí)行。我們一起來(lái)看看是如何實(shí)現(xiàn)的呢？在Java程序運(yùn)行中有三個(gè)概念，JVM、JDK、JRE。

• 所謂JVM就是Javavirtual Machine，Java虛擬機(jī)，執(zhí)行Java代碼；

• 所謂JDK是指的JavaDevelopment kit，Java開(kāi)發(fā)工具包，Java開(kāi)發(fā)人員使用；

• 所謂JRE就是JavaRuntimeEnvironment，Java運(yùn)行時(shí)環(huán)境。
  

JVM屬于JRE，JRE屬于JDK。在JDK的安裝中，有不同的版本，比如Linuxx86、Windowsx64，只要安裝了JDK之后，就由JDK來(lái)區(qū)分操作系統(tǒng)，JVM是運(yùn)行在操作系統(tǒng)之上，區(qū)分操作系統(tǒng)的任務(wù)就是由JDK來(lái)完成的，只要你的電腦裝了JDK，任何一份Class字節(jié)碼都會(huì)運(yùn)行在JVM中，JVM又可以運(yùn)行在任意操作系統(tǒng)中，從而實(shí)現(xiàn)了“跨平臺(tái)一次編譯，多次執(zhí)行”。

講完了中觀的執(zhí)行，我們來(lái)看看宏觀執(zhí)行。我們程序員在寫(xiě)Java代碼時(shí)，都會(huì)把程序編譯成jar包，通過(guò)jar包來(lái)運(yùn)行程序。一個(gè)jar包代表了一個(gè)功能模塊的實(shí)現(xiàn)，如果某個(gè)jar包有我們想要使用的功能，就在程序中引用就好。然而業(yè)務(wù)功能在開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)時(shí)可運(yùn)行依賴的jar包很多，如果把每個(gè)功能所實(shí)現(xiàn)的jar包都放在自己的jar包中，就會(huì)非常的浪費(fèi)資源和運(yùn)行效率。這時(shí)候我們可以把程序依賴的jar包都放在一個(gè)單獨(dú)的文件夾中，然后修改jar包中“META-INF”目錄下的“MANIFEST.MF”清單文件即可。在manifest文件中，我們指定Manifest文件的版本，運(yùn)行主類(lèi)的名稱，程序所依賴的jar包的Classpath路徑都寫(xiě)明清楚，Java程序執(zhí)行時(shí)加載manifest文件即可。

本文詳細(xì)的介紹了一行JAVA代碼是如何在JVM系統(tǒng)中運(yùn)行起來(lái)的，對(duì)于有志加入互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，使用Java語(yǔ)言開(kāi)發(fā)貢獻(xiàn)力量的朋友們來(lái)說(shuō)，可以在初學(xué)時(shí)深刻的理解體會(huì)到Java代碼時(shí)怎么運(yùn)行起來(lái)的、JDK&JRE&JVM是什么？在面試的時(shí)候也能比較輕松從容的回到面試官問(wèn)題，在帶新人的時(shí)候也可以裝一把大佬。