java Hello world 源码执行流程详解
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."<init>":()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."<init>":(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