Java整个编译以及运行的过程相当繁琐，本文通过一个简单的程序来简单的说明整个流程 。
如下图，Java程序从源文件创建到程序运行要经过两大步骤：1、源文件由编译器编译成字节码（ByteCode） 2、字节码由java虚拟机解释运行 。因为java程序既要编译同时也要经过JVM的解释运行，所以说Java被称为半解释语言（ "semi-interpreted" language） 。

文章插图
图1 java程序编译运行过程

下面通过以下这个java程序，来说明java程序从编译到最后运行的整个流程 。代码如下：

1. //MainApp.java
2. public class MainApp {
3. public static void main(String[] args) {
4. Animal animal = new Animal("Puppy");
5. animal.printName();
6. }
7. }
8. //Animal.java
9. public class Animal {
10. public String name;
11. public Animal(String name) {
12. this.name = name;
13. }
14. public void printName() {
15. System.out.println("Animal ["+name+"]");
16. }
17. }

第一步(编译): 创建完源文件之后，程序会先被编译为.class文件 。Java编译一个类时，如果这个类所依赖的类还没有被编译，编译器就会先编译这个被依赖的类，然后引用，否则直接引用，这个有点象make 。如果java编译器在指定目录下找不到该类所其依赖的类的.class文件或者.java源文件的话，编译器话报“cant find symbol”的错误 。
编译后的字节码文件格式主要分为两部分：常量池和方法字节码 。常量池记录的是代码出现过的所有token(类名，成员变量名等等)以及符号引用（方法引用，成员变量引用等等）；方法字节码放的是类中各个方法的字节码 。下面是MainApp.class通过反汇编的结果，我们可以清楚看到.class文件的结构：


文章插图
MainApp类常量池


文章插图
MainApp类方法字节码
第二步（运行）：java类运行的过程大概可分为两个过程：1、类的加载 2、类的执行 。需要说明的是：JVM主要在程序第一次主动使用类的时候，才会去加载该类 。也就是说，JVM并不是在一开始就把一个程序就所有的类都加载到内存中，而是到不得不用的时候才把它加载进来，而且只加载一次 。
下面是程序运行的详细步骤：

1. 在编译好java程序得到MainApp.class文件后，在命令行上敲java AppMain 。系统就会启动一个jvm进程，jvm进程从classpath路径中找到一个名为AppMain.class的二进制文件，将MainApp的类信息加载到运行时数据区的方法区内，这个过程叫做MainApp类的加载 。
2. 然后JVM找到AppMain的主函数入口，开始执行main函数 。
3. main函数的第一条命令是Animal animal = new Animal("Puppy");就是让JVM创建一个Animal对象，但是这时候方法区中没有Animal类的信息，所以JVM马上加载Animal类，把Animal类的类型信息放到方法区中 。
4. 加载完Animal类之后，Java虚拟机做的第一件事情就是在堆区中为一个新的Animal实例分配内存, 然后调用构造函数初始化Animal实例，这个Animal实例持有着指向方法区的Animal类的类型信息（其中包含有方法表，java动态绑定的底层实现）的引用 。
5. 当使用animal.printName()的时候，JVM根据animal引用找到Animal对象，然后根据Animal对象持有的引用定位到方法区中Animal类的类型信息的方法表，获得printName()函数的字节码的地址 。
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