JVM真香系列之如何学习Java文件到.Class文件

本篇内容主要讲解“JVM真香系列之如何学习Java文件到.Class文件”，感兴趣的朋友不妨来看看。本文介绍的方法操作简单快捷，实用性强。下面就让小编来带大家学习“JVM真香系列之如何学习Java文件到.Class文件”吧!

什么是JVM

JVM 全称 Java Virtual Machine，也就是我们耳熟能详的 Java 虚拟机。它能识别  .class后缀的文件，并且能够解析它的指令，最终调用操作系统上的函数，完成我们想要的操作。

可能有部分小伙伴学习过C++，C++开发出来的程序，编译成二进制文件后，就可以直接执行了，操作系统是能够识别的。

但是咱们开的的Java程序就不一样了，使用javac命令编译出来的的.class文件之后，操作系统是不能识别的，需要对应JVM去做一个转换后，操作系统才能识别。

我们为什么不能像 C++ 一样，直接在操作系统上运行编译后的二进制文件呢?而非要搞一个处于程序与操作系统中间层的虚拟机呢?

这就是 JVM的过人之处了。大家都知道，Java  是一门抽象程度特别高的语言，提供了自动内存管理等一系列的特性。这些特性直接在操作系统上实现是不太可能的，所以就需要JVM 进行做一系列的转换。

大家一开始学Java的时候，就知道有个Write Once, Run  Everywhere。就是我们编写了一个java文件经过编译成.class文件后，可以在各种系统中进行运行。

其实这里是有个前提的，我们需要在对应操作系统中安装对应的JVM，然后我们的.class文件就能运行了。

比如：Windows操作系统有对应的JDK安装版本、Linux也有对应的JDK安装版本等。

认识JDK

Java Development Kit (JDK)  是Sun公司(已被Oracle收购)针对Java开发员的软件开发工具包。自从Java推出以来，JDK已经成为使用最广泛的Java SDK(Software  development kit)。

经非官方调查，目前JDK8是使用者最多的版本。

JDK14将在4月和7月收到安全更新，然后由9月到期的非LTS版本的JDK 15取代。JDK14包括16项新功能，例如JDK Flight  Recorder事件流，模式匹配和开关表达式等特征。

从JDK9之后，Oracle采用了新的发布周期：每6个月发布一个版本，每3年发布一个LTS版本。JDK14是继JDK9之后发布的第四个版本，  该版本为非LTS版本，最新的LTS版本为JDK11。

下面是JDK版本情况

这个混个眼熟就行，随时关注JDK版本更新和新特性。

官网地址：https://www.oracle.com/java/

关于JDK安装这里就省略。

JDK、JRE、JVM的关系

上面已经说过JDK和JVM的相关概念，

JRE全程Java Runtime  Environment，是运行基于Java语言编写的程序所不可缺少的运行环境。也是通过它，Java的开发者才得以将自己开发的程序发布到用户手中，让用户使用。

三者到底是什么关系呢?

关于三者关系请看官网

https://docs.oracle.com/javase/8/docs/index.html

JDK中包含JRE，也包括JDK，而JRE也包括JDK。范围关系：JDK>JRE>JVM

".java"文件到".class"文件

`javac`命令

编写一个HelloWorld.java文件

内容就是一个Java入门

public class HelloWorld {     public static void main(String[] args) {         System.out.println("Hello world");     } }

打开CMD，进入当前目录，使用命令

javac HelloWorld.java

就编译出HelloWorld.class

编译过程

这个javac命令过程到底干了些什么呢?

javac背后大致做了这些操作

这个流程

1、词法分析

读取源代码，一个字节一个字节的读取，找出其中我们定义好的关键字(如Java中的if、else、for、while等关键词，识别哪些if是合法的关键词，哪些不是)，这就是词法分析器进行词法分析的过程，其结果是从源代码中找出规范化的Token流。

2、语法分析

通过语法分析器对词法分析后Token流进行语法分析，这一步检查这些关键字组合再一次是否符合Java语言规范(如在if后面是不是紧跟着一个布尔判断表达式)，词法分析的结果是形成一个符合Java语言规范的抽象语法树。

3、语义分析

通过语义分析器进行语义分析。语音分析主要是将一些难懂的、复杂的语法转化成更加简单的语法，结果形成最简单的语法(如将foreach转换成for循环  ，好有注解等)，最后形成一个注解过后的抽象语法树，这个语法树更为接近目标语言的语法规则。

4、生成字节码

通过字节码生产器生成字节码，根据经过注解的语法抽象树生成字节码，也就是将一个数据结构转化为另一个数据结构。最后生成我们想要的.class文件。

使用十六进制查看class文件内容

我只用的是Notepad++，选中文本→插件→Converter→ASCII->HEX

 

class文件的开头就是

CAFEBABE

想要学习这里的十六进制的字节码的含义可以参考

https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se8/html/jvms-4.html

javap查看class文件内容

javap是 Java class文件分解器，可以反编译(即对javac编译的文件进行反编译)，也可以查看java编译器生成的字节码。

新建一个User.java源文件，经过javac编译后，生成User.classs。

package com.tian.demo.test;  public class User {     private int age = 22;     private String name = "tian";      public int addAge() {         return age = age + 1;     }      public static void main(String[] args) {      } }

使用javap命令

javap -v User.class >log.txt

打开log.txt

Classfile /D:/workspace/new/demo/src/main/java/com/tian/demo/test/User.class   Last modified 2020-11-5; size 441 bytes   MD5 checksum 2fa72d3f53bd9f138e0bfae82aba67e3   Compiled from "User.java" public class com.tian.demo.test.User   minor version: 0   major version: 52   flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER Constant pool:    #1 = Methodref          #6.#21         // java/lang/Object."<init>":()V    #2 = Fieldref           #5.#22         // com/tian/demo/test/User.age:I    #3 = String             #23            // tian    #4 = Fieldref           #5.#24         // com/tian/demo/test/User.name:Ljava/lang/String;    #5 = Class              #25            // com/tian/demo/test/User    #6 = Class              #26            // java/lang/Object    #7 = Utf8               age    #8 = Utf8               I    #9 = Utf8               name   #10 = Utf8               Ljava/lang/String;   #11 = Utf8               <init>   #12 = Utf8               ()V   #13 = Utf8               Code   #14 = Utf8               LineNumberTable   #15 = Utf8               addAge   #16 = Utf8               ()I   #17 = Utf8               main   #18 = Utf8               ([Ljava/lang/String;)V   #19 = Utf8               SourceFile   #20 = Utf8               User.java   #21 = NameAndType        #11:#12        // "<init>":()V   #22 = NameAndType        #7:#8          // age:I   #23 = Utf8               tian   #24 = NameAndType        #9:#10         // name:Ljava/lang/String;   #25 = Utf8               com/tian/demo/test/User   #26 = Utf8               java/lang/Object {   public com.tian.demo.test.User();     descriptor: ()V     flags: ACC_PUBLIC     Code:       stack=2, locals=1, args_size=1          0: aload_0          1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V          4: aload_0          5: bipush        22          7: putfield      #2                  // Field age:I         10: aload_0         11: ldc           #3                  // String tian         13: putfield      #4                  // Field name:Ljava/lang/String;         16: return       LineNumberTable:         line 3: 0         line 4: 4         line 5: 10    public int addAge();     descriptor: ()I     flags: ACC_PUBLIC     Code:       stack=3, locals=1, args_size=1          0: aload_0          1: aload_0          2: getfield      #2                  // Field age:I          5: iconst_1          6: iadd          7: dup_x1          8: putfield      #2                  // Field age:I         11: ireturn       LineNumberTable:         line 8: 0    public static void main(java.lang.String[]);     descriptor: ([Ljava/lang/String;)V     flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC     Code:       stack=0, locals=1, args_size=1          0: return       LineNumberTable:         line 13: 0 } SourceFile: "User.java"

• 魔数与class文件版本

• 常量池

• 访问标志

• 类索引、父类索引、接口索引

• 字段表集合

• 方法表集合

• 属性表集合

然后JVM就可以读取这个User.class文件进行解析等一系列的操作。

以上就是我们的Java文件到class文件。

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个人博客网站：https://programmerblog.xyz认识JVM

什么是JVM

JVM 全称 Java Virtual Machine，也就是我们耳熟能详的 Java 虚拟机。它能识别  .class后缀的文件，并且能够解析它的指令，最终调用操作系统上的函数，完成我们想要的操作。

可能有部分小伙伴学习过C++，C++开发出来的程序，编译成二进制文件后，就可以直接执行了，操作系统是能够识别的。

但是咱们开的的Java程序就不一样了，使用javac命令编译出来的的.class文件之后，操作系统是不能识别的，需要对应JVM去做一个转换后，操作系统才能识别。

我们为什么不能像 C++ 一样，直接在操作系统上运行编译后的二进制文件呢?而非要搞一个处于程序与操作系统中间层的虚拟机呢?

这就是 JVM的过人之处了。大家都知道，Java  是一门抽象程度特别高的语言，提供了自动内存管理等一系列的特性。这些特性直接在操作系统上实现是不太可能的，所以就需要JVM 进行做一系列的转换。

大家一开始学Java的时候，就知道有个Write Once, Run  Everywhere。就是我们编写了一个java文件经过编译成.class文件后，可以在各种系统中进行运行。

其实这里是有个前提的，我们需要在对应操作系统中安装对应的JVM，然后我们的.class文件就能运行了。

比如：Windows操作系统有对应的JDK安装版本、Linux也有对应的JDK安装版本等。

认识JDK

Java Development Kit (JDK)  是Sun公司(已被Oracle收购)针对Java开发员的软件开发工具包。自从Java推出以来，JDK已经成为使用最广泛的Java SDK(Software  development kit)。

经非官方调查，目前JDK8是使用者最多的版本。

JDK14将在4月和7月收到安全更新，然后由9月到期的非LTS版本的JDK 15取代。JDK14包括16项新功能，例如JDK Flight  Recorder事件流，模式匹配和开关表达式等特征。

从JDK9之后，Oracle采用了新的发布周期：每6个月发布一个版本，每3年发布一个LTS版本。JDK14是继JDK9之后发布的第四个版本，  该版本为非LTS版本，最新的LTS版本为JDK11。

下面是JDK版本情况

这个混个眼熟就行，随时关注JDK版本更新和新特性。

官网地址：https://www.oracle.com/java/

关于JDK安装这里就省略。

JDK、JRE、JVM的关系

上面已经说过JDK和JVM的相关概念，

JRE全程Java Runtime  Environment，是运行基于Java语言编写的程序所不可缺少的运行环境。也是通过它，Java的开发者才得以将自己开发的程序发布到用户手中，让用户使用。

三者到底是什么关系呢?

关于三者关系请看官网

https://docs.oracle.com/javase/8/docs/index.html

JDK中包含JRE，也包括JDK，而JRE也包括JDK。范围关系：JDK>JRE>JVM

".java"文件到".class"文件

`javac`命令

编写一个HelloWorld.java文件

内容就是一个Java入门

public class HelloWorld {     public static void main(String[] args) {         System.out.println("Hello world");     } }

打开CMD，进入当前目录，使用命令

javac HelloWorld.java

就编译出HelloWorld.class

编译过程

这个javac命令过程到底干了些什么呢?

javac背后大致做了这些操作

这个流程

1、词法分析

读取源代码，一个字节一个字节的读取，找出其中我们定义好的关键字(如Java中的if、else、for、while等关键词，识别哪些if是合法的关键词，哪些不是)，这就是词法分析器进行词法分析的过程，其结果是从源代码中找出规范化的Token流。

2、语法分析

通过语法分析器对词法分析后Token流进行语法分析，这一步检查这些关键字组合再一次是否符合Java语言规范(如在if后面是不是紧跟着一个布尔判断表达式)，词法分析的结果是形成一个符合Java语言规范的抽象语法树。

3、语义分析

通过语义分析器进行语义分析。语音分析主要是将一些难懂的、复杂的语法转化成更加简单的语法，结果形成最简单的语法(如将foreach转换成for循环  ，好有注解等)，最后形成一个注解过后的抽象语法树，这个语法树更为接近目标语言的语法规则。

4、生成字节码

通过字节码生产器生成字节码，根据经过注解的语法抽象树生成字节码，也就是将一个数据结构转化为另一个数据结构。最后生成我们想要的.class文件。

使用十六进制查看class文件内容

我只用的是Notepad++，选中文本→插件→Converter→ASCII->HEX

class文件的开头就是

CAFEBABE

想要学习这里的十六进制的字节码的含义可以参考

https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se8/html/jvms-4.html

javap查看class文件内容

javap是 Java class文件分解器，可以反编译(即对javac编译的文件进行反编译)，也可以查看java编译器生成的字节码。

新建一个User.java源文件，经过javac编译后，生成User.classs。

package com.tian.demo.test;  public class User {     private int age = 22;     private String name = "tian";      public int addAge() {         return age = age + 1;     }      public static void main(String[] args) {      } }

使用javap命令

javap -v User.class >log.txt

打开log.txt

Classfile /D:/workspace/new/demo/src/main/java/com/tian/demo/test/User.class   Last modified 2020-11-5; size 441 bytes   MD5 checksum 2fa72d3f53bd9f138e0bfae82aba67e3   Compiled from "User.java" public class com.tian.demo.test.User   minor version: 0   major version: 52   flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER Constant pool:    #1 = Methodref          #6.#21         // java/lang/Object."<init>":()V    #2 = Fieldref           #5.#22         // com/tian/demo/test/User.age:I    #3 = String             #23            // tian    #4 = Fieldref           #5.#24         // com/tian/demo/test/User.name:Ljava/lang/String;    #5 = Class              #25            // com/tian/demo/test/User    #6 = Class              #26            // java/lang/Object    #7 = Utf8               age    #8 = Utf8               I    #9 = Utf8               name   #10 = Utf8               Ljava/lang/String;   #11 = Utf8               <init>   #12 = Utf8               ()V   #13 = Utf8               Code   #14 = Utf8               LineNumberTable   #15 = Utf8               addAge   #16 = Utf8               ()I   #17 = Utf8               main   #18 = Utf8               ([Ljava/lang/String;)V   #19 = Utf8               SourceFile   #20 = Utf8               User.java   #21 = NameAndType        #11:#12        // "<init>":()V   #22 = NameAndType        #7:#8          // age:I   #23 = Utf8               tian   #24 = NameAndType        #9:#10         // name:Ljava/lang/String;   #25 = Utf8               com/tian/demo/test/User   #26 = Utf8               java/lang/Object {   public com.tian.demo.test.User();     descriptor: ()V     flags: ACC_PUBLIC     Code:       stack=2, locals=1, args_size=1          0: aload_0          1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V          4: aload_0          5: bipush        22          7: putfield      #2                  // Field age:I         10: aload_0         11: ldc           #3                  // String tian         13: putfield      #4                  // Field name:Ljava/lang/String;         16: return       LineNumberTable:         line 3: 0         line 4: 4         line 5: 10    public int addAge();     descriptor: ()I     flags: ACC_PUBLIC     Code:       stack=3, locals=1, args_size=1          0: aload_0          1: aload_0          2: getfield      #2                  // Field age:I          5: iconst_1          6: iadd          7: dup_x1          8: putfield      #2                  // Field age:I         11: ireturn       LineNumberTable:         line 8: 0    public static void main(java.lang.String[]);     descriptor: ([Ljava/lang/String;)V     flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC     Code:       stack=0, locals=1, args_size=1          0: return       LineNumberTable:         line 13: 0 } SourceFile: "User.java"

•  魔数与class文件版本

• 常量池

• 访问标志

• 类索引、父类索引、接口索引

• 字段表集合

• 方法表集合

• 属性表集合

然后JVM就可以读取这个User.class文件进行解析等一系列的操作。

以上就是我们的Java文件到class文件。

到此，相信大家对“JVM真香系列之如何学习Java文件到.Class文件”有了更深的了解，不妨来实际操作一番吧！这里是亿速云网站，更多相关内容可以进入相关频道进行查询，关注我们，继续学习！