java源代码怎么运行（java源代码运行操作方法）

概览

计算机能识别的是机器指令码，简称机器码。机器码是二进制的，计算机可以直接识别，但与人类的语言差别太大，不容易被人理解和记忆。后来，就诞生了各种高级语言，人们用高级语言编写程序，然后通过把程序解释或编译成机器码。

比如python，就是一种解释型语言。python程序源码不需要编译，可以直接从源代码运行程序。python解释器将源代码转换为字节码，然后把编译好的字节码转发到python虚拟机（pvm）中进行执行。

而c语言就是典型的编译型语言，需要先用编译器编译成机器码，比如我们通常用gcc来编译c语言程序：

$ gcc hello.c # 编译$ ./a.out # 执行hello world!

那java是解释型语言还是编译型语言呢？

java是兼具编译型语言与解释型语言的特点的。程序员写好java程序后，需要先用javac编译成jvm可以使用的字节码class文件。然后jvm加载class文件，逐条解释执行。在运行过程中，部分热点代码会被即时编译器编译成机器码。

源代码到字节码

java语言的源代码是.java为后缀的文件。当然现在有很多其它高级语言也架构在jvm上，比如groovy、kotlin等。源代码是给人看的，易于阅读、理解、维护。

源代码经过编译后得到字节码，字节码是给jvm用的，易于理解和识别。字节码是以.class为后缀，其格式是jvm的一套规划，字节码人类对照文档也是勉强能看懂的，只是相对java代码来说要难以理解一些而已。

java与python不同，python不需要编译字节码文件（当然，python也提供了这种操作），编译是一个自动的过程，一般不会在意它的存在。而java会先编译好字节码文件，这样jvm直接读字节码文件，可以节省加载模块的时间，提高效率。同时字节码的形式也增加了反向工程的难度，可以保护源代码（当然，也可以被反编译）。

熟悉jvm的小伙伴都知道，它有一个“类加载过程”，可以说是老八股文了，经常会被面试官问到。类加载过程其实就是指的jvm从读取一个class文件到准备好这个类，以及最后销毁的整个过程。

所以class文件其实是以“类”为单位的，这跟java文件有一些不同。如果我们在一个java文件里面声明多个类，用javac编译出来会发现有多个class文件。比如我们声明一个one.java文件：

public class one {  public class oneinner {}  用但造句private class oneprivateinner {}  public static class onestaticinner {}  private static class onepr河南农业大学排名ivatestaticinner {}}class two{}

用javac编译后，会出现6个class文件

  $ ls'one$oneinner.class'         'one$onestaticinner.class'          one.class   two.class'one$oneprivateinner.class'  'one$oneprivatestaticinner.class'   one.java

字节码到机器码

加载和使用字节码

前面提到，jvm会加载class文件，然后加载后的java类会被存放于方法区（method area）中。从指定的类的main方法作为入口开始运行。实际运行时，虚拟机会执行方法区内的代码，jvm会使用堆和栈来存储运行时数据。

每当进入一个方法，java虚拟机会在当前线程的栈中生成一个栈帧，存放局部变量以及字节码的操作数，这个栈帧的大小是提前计算好的。

退出方法时，不管是正常返回还是异常返回，java虚拟机均会弹出当前线程的当前栈帧，并将之舍弃。

java虚拟机需要将字节码翻译成机器码，教师节精美图片才能让机器执行。这个过程有两种形式，一种是解释执行，即逐条将字节码翻译成机器码并执行；另一种是即时编译（just-in-time compilation，jit），即将一个方法中包含的所有字节码编译成机器码后再执行。

分层编译

这两种编译方式是怎么协作的呢？

hotspot虚拟机包含多个即时编译器c1、c2和graal。其中，graal是一个实验性质的即时编译器，可以通过参数 -xx:+
unlockexperimentalvmoptions -xx:+ujvmcicompiler启用，并且替换c2。

c1和c2各有优劣，适用于不同的场景。在java 7以前，只能选择一种编译器。c1编译快，但徐州美女生成的代码执行效率一般，常用于对于执行时间较短的，或者对启动性能有要求的程序，常用于客户端；c2编译慢，但生成的代码执行效率快，适用于对于执行时间较长的，或者对峰值性能有要求的程序，常用于服务端。实际上，c1对应的参数是client，c2对应的参数是rver，也跟它们的应用场景比较匹配。

java7引入了分层编译的概念，综合了c1的启动性能优势和c2的峰值性能优势。c1和c2编译出的机器码是不同的。c2代码的执行效率要比c1代码高出30%以上。机器码越快，需要的编译时间就越长。分层编译是一种折衷的方式，既能够满足部分不那么热的代码能够在短时间内编译完成，也能满足很热的代码能够拥有最好的优化。

热点代码

那怎么判定热点代码呢？

jvm会收集方法的运行时信息，主要包括调用次数和循环回边的次数。当方法的调用次数和循环回边的次数的和，超过指定阈值时，便会触发即时编译。

循环回边次数可以简单理解为方法内部代码的循环次数，比如方法内部有for循环或while循环。

在分层编译出现前，这个阈值是由参数-xx:compilethreshold指定的，使用c1时，该值为1500；使用c2时，该值为10000。

当启用分层编译时，jvm使用另一套阈值系统。在这套系统中，阈值的大小是动态调整的。jvm将阈值与某个系数 s 相乘。该系数与当前待编译的方法数目成正相关，与编译线程的数目成负相关。

编译线程

默认情况下编译线程的总数目是根据处理器数量来性格调整的。java 虚拟机会将这些编译线程按照1:2的比例分配给 c1和c2（至少各为1个）。举个例子，对于一个四核机器来说，总的编译线程数目为3，其中包含一个c1编译线程和两个c2编译线程。

机器资源太少的时候，也可能各1个线程。

用arthas可以看到编译线程：

可以看到，它们的id是-1，优先级也是-1。我们自己创建的线程优先级是0~10，所以编译线程的优先级会更高一些。

总结

一句话来总结java程序是怎么在机器上运行的呢？首先java程序员编写java代码，然后java代码会被编译成class文件，多个class文件会被打包成jar包或者war包。然后jvm加载class文件，然后先解释执行为字节码。程序运行一段时间后，jvm会通过方法调用次数和循环持续判断一个方法是否为热点代码，如果是，会使用分层编译，通过编译线程编译成字节码，在机器上运行。