前言
- 经过前面几篇文章的积累，相信你已经掌握了 静态的 Class 文件的结构，也理解了虚拟机类加载和字节码执行的 动态过程 ；
- 这篇文章，我们来聊一聊 Java 的编译过程，你将看到从源码到字节码再到本地代码的整个过程。请点赞，你的点赞和关注真的对我非常重要！
目录
1. 经典程序编译原理
将源代码翻译为目标代码的过程，称为编译过程 ，经典的程序编译过程包含以下过程：
经典编译原理 示意图
- 如果将 目标代码 理解为**中间代码**，就是狭义上的编译过程。例如 *.c 文件编译生成 *.obj 文件的过程，或者 *.java 文件编译生成 *.class 文件的过程；
- 如果将 目标代码 理解为最终执行的 机器代码 ，那就是广义上的编译过程。那么还包括 *.obj 文件链接为可执行的 *.exe 文件的过程，或者 *.class 解释 / 编译为机器代码的过程；
经典编译原理 示意图
在 Java 技术下，除非有特定的上下文语境，编译一词通常指的是 *.java 转换为 *.class 的过程，这个过程也被称为 编译前端 。除此之外，编译一词还可以指运行期即时编译（JIT，Just in Time Compile）或者（静态的）提前编译（AOT，Ahead of Time Compile），这两种编译称为 编译后端 。
下面，我们整理一下 编译前端 & 编译后端 的要点：
2. 编译前端
编译前端阶段中，最重要的一个编译器就是 javac 编译器， 在命令行执行 javac 命令，其实本质是运行了 javac.exe 这个应用。`Android`工程师可能对于 Gradle 构建过程更为熟悉，构建过程中有一个 Task：compileDebugJavaWithJavac ，其实也用到了 javac 编译器，编译中间产物路径在 build/intermediates/javac/debug/classes 。
2.1 javac 编译
下面，我们整理 javac 编译器 的主要处理过程：
javac 编译过程
延伸文章：
– 关于**注解处理器**，请阅读：[《Java | 注解处理器原理解析与实践》](
– 关于**类加载**，请阅读：[《Java | 谈谈你对类加载过程的理解》](
– 关于**方法调用**，请阅读：[《Java | 深入理解方法调用的本质（含重载与重写区别）》](
2.2 Java 常用语法 糖
语法糖 指的是高级语言中的某种语法，这些语法糖在编译时进行 解语法糖 ，转换为无糖语法。这些语法糖大多都是靠编译器实现，而不是依赖字节码或者虚拟机的底层支持。下表总结了部分熟知的语法糖：
Java 常见语法糖 示例
延伸文章：
– 关于**泛型**，请阅读：[《Java | 关于泛型能问的都在这里了（含Kotlin）》](#/notebooks/39010758/notes/75762113)
– 关于**内部类**，请阅读：[《Java | 为什么非静态内部类会持有外部类的引用》](
– 关于**switch**，请阅读：[《Java | switch 和 if-else 哪个更高效》](
3. 编译后端
在编译后端阶段中，最重要的是 运行 期 即时编译器 （JIT，Just in Time Compiler）和 静态的提前编译器 （AOT，Ahead of Time Compiler）。
3.1 解释执行 & 编译执行
根据前面的内容，我们知道编译前端的核心编译产物是：Class 文件。但是对于`CPU`来说，它是不认得字节码的。在 里，我们强调了： 每种 CPU 只能“读懂”自身支持的机器语言或者本地代码（native code）。
因此，Java 虚拟机在执行字节码时，需要 将字节码翻译为当前平台的本地代码 ，可以分为： 解释执行 & 编译执行 ，具体如下：
需要注意的是，并不是所有的`Java 虚拟机`都采用解释器与编译器并存的运行架构。当触发即时编译时，执行引擎（默认）不会等待即时编译完成，而是先按解释执行的方式继续执行。直到即时编译完成后，方法的入口地址才会被修改。
3.2 即时编译器热点探测
那么，即时编译器是如何探测热点代码的呢？具体来说，探测的热点代码有两种：： 被多次调用的方法 & 被多次执行的循环体 。使用的探测方法有： 基于采样 & 基于计数器 ：
3.3 编译器优化技术
Editting…
4. 总结
- 编译前端 的优化措施主要目的是降低程序员的编码复杂度，提高编码效率。语法糖并不是不是依赖字节码或者虚拟机的底层支持，在编译后会转换为基础的无糖语法。另外，注解处理器相当于编译器的插件，开发人员可以通过它对前端编译施加影响。
- 编译后端 的优化措施主要目的是生成更高效的机器代码，提高运行效率。提前编译在程序运行前编译字节码，相当于提前预热。而即时编译器在运行时动态监控程序运行，探测得热点代码后编译为本地代码，生成的代码更高效，但需要预热期。
参考资料
- 《深入理解Java虚拟机（第3版本）》（第10、11章）—— 周志明 著
- 《深入理解Android：Java虚拟机 ART》 —— 邓凡平 著
- 《深入理解 JVM 字节码》（第4、5章）—— 张亚 著
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