1.4　Java代码执行过程简介

前面介绍了C/C++代码编译执行的过程，以及C++编译器如何支持面向对象的特征。本节简单介绍Java代码执行过程，JVM在执行Java代码时所做的工作，以及JVM是如何设计的。Java代码执行的过程简单可以分为以下几步：

1）Java代码被编译成字节码。

2）（可选）字节码被AOT编译器编译成可执行文件（该功能在JDK 17中被废弃）。

3）通过JVM执行字节码或者可执行文件。

JVM作为一个程序，主要包含以下功能：

1）JVM加载并解析字节码，或者JVM加载可执行文件，并解析可执行文件。为了能执行编译后的字节码，JVM中实现了一套多态处理的机制，类似于C++编译器中的虚指针、虚函数表。在介绍C++编译器时，提到了编译器把虚函数表放在数据段中，代码位于代码段。这些内容在JVM中是如何实现的？简单地说，可以认为虚函数表等信息是Java类的描述信息，而这些信息只需要保存一份即可，所以JVM设计了所谓的Klass，用于保存Java类中的描述信息。

2）JVM提供了解释执行的方案，其执行方法是把每一条字节码指令翻译成一段目标机器指令，然后执行。

3）JVM还提供了编译执行的方案，其执行方法是把一个Java函数对应的字节码或者字节码片段翻译成一段目标机器指令，在翻译的过程中还进行了编译优化，从而达到高效执行的目的。为了平衡编译时长和执行时长，JVM提供了两种编译器C1和C2。C1编译时间短但编译后的代码质量略低，C2编译时间长但编译质量高。

4）JVM提供了内存管理的功能，包括对象的快速/高效分配、垃圾回收等。

5）JVM维护和管理线程栈，最主要的原因是存在多种复杂的调用，比如Java可以调用C/C++，Java可以调用Java，C/C++本地代码也可以调用Java。

JVM整体架构图如图1-12所示。

图1-12　JVM整体架构图

下面从一个具体的实例出发，看一下Java代码是如何执行的。代码如下：

public class Example {
    int add(int i, int j){
            return i + j;
        }
        public static void main(String [] args) {
            Example obj = new Example();
            int result = obj.add(1,3);
        }
}