深入分析 Javac 編譯原理
我們所知道的java語言有它自己的語法規範，同樣的JVM也有它的語法規範，如何讓java的語法規則去適應語法解析規則，這就是javac的作用，簡而言之，javac的作用就是將java源代碼轉化成class字節碼文件。
Javac編譯器的基本結構
編譯步驟
- 詞法分析器：
1.1作用：
將源碼轉化為Token流
1.2流程
讀取源代碼，從源文件的一個字符開始，按照java語法規範依次找出package，import，類定義，屬性，方法定義等，最後構建出一個抽象語法樹
1.3舉例
package compile; /** * 詞法解析器 */ public class Cifa{ int a; int c = a + 1; }
轉化為Token流：
1.4源碼分析
com.sun.tools.javac.parser.JavacParser 規定哪些詞符合Java語言規範，具體讀取和歸類不同詞法的操作由scanner完成
com.sun.tools.javac.parser.Scanner 負責逐個讀取源代碼的單個字符,然後解析符合Java語言規範的Token序列，調用一次nextToken()都構造一個Token
com.sun.tools.javac.parser.Tokens$TokenKind 裏面包含了所有token的類型，譬如BOOLEAN,BREAK,BYTE,CASE。
com.sun.tools.javac.util.Names 用來存儲和表示解析後的詞法，每個字符集合都會是一個Name對象，所有的對象都存儲在Name.Table這個內部類中。
Javac是如何分辨這一個個Token呢？例如它時如何直到package是關鍵詞而不是自定義變量呢？
Javac在進行此法分析時會由JavacParser根據Java語言規範來控制什麽順序，地方會出現什麽Token，例如package就只能在文件的最開頭出現
Javac怎樣確定哪些字符組合在一起就是一個Token呢？它如何從一串字符流中劃分出Token來？
對於關鍵字，主要由關鍵字的語法規則，例如package就是若一個字符串package是連續的，那麽他就是關鍵字
對於自定義變量名稱，自定義名稱之間用空格隔開，每個語法表達式用分號結束
舉例：
int a = 1 + 2;
從package開始
.....
int 就是通過語法關鍵字判定的TOKEN:INT
int a之間通過空格隔開
a 就是自定義的變量被判定為TOKEN:IDENTIFIER
a =之間通過空格隔開(這時有的小夥伴就會說了， int a=b+c;這句話也不報錯啊 ，對的，大多數時候，這種不用空格分開確實能夠編譯， 這是因為java指出聲明變量的時候必須以字母、下劃線或者美元符開頭，當JavacParser讀完a去讀=的時候就直到這個=不屬於變量了 )將=判定為TOKEN:EQ
1被判定為TOKEN:INTLITERAL
.....
將;識別為TOKEN:SEMI
.....
最後讀取到類結束，也就是}被判定為TOKEN:RBRACE
2.語法分析器：
剛才，詞法解析器已經將Java源文件解析成了Token流。
現在，語法解析器就要將Token流組建成更加結構化的語法樹。也就是將這些Token流中的單詞裝成一句話，完整的語句。
2.1作用
將進行詞法分析後形成的Token流中的一個個Token組成一句句話，檢查這一句句話是不是符合Java語言規範。
2.2語法分析三部分
package
import
類（包含class、interface、enum），一下提到的類泛指這三類，並不單單是指class
2.3所用類庫
com.sun.tools.javac.tree.TreeMaker 所有語法節點都是由它生成的，根據Name對象構建一個語法節點
com.sun.tools.javac.tree.JCTree$JCIf 所有的節點都會繼承jctree和實現＊＊tree，譬如 JCIf extends JCTree.JCStatement implements IfTree
com.sun.tools.javac.tree.JCTree的三個屬性
Tree tag:每個語法節點都會以整數的形式表示，下一個節點在上一個節點上加1；
復制代碼
、
pos：也是一個整數，它存儲的是這個語法節點在源代碼中的起始位置，一個文件的位置是0，而－1表示不存在
type：它代表的是這個節點是什麽java類型，如int，float，還是string等
2.4 舉例
package compile;
/**
* 語法
*/
public class Yufa {
int a;
private int c = a + 1;
//getter
public int getC() {
return c;
}
//setter
public void setC(int c) {
this.c = c;
}
}
每一個包package下的所有類都會放在一個JCCompilationUnit節點下，在該節點下包含：package語法樹（作為pid）、各個類的語法樹
每一個從JCClassDecl發出的分支都是一個完整的代碼塊，上述是四個分支，對應我們代碼中的兩行屬性操作語句和兩個方法塊代碼塊，這樣其實就完成了語法分析器的作用：將一個個Token單詞組成了一句句話（或者說成一句句代碼塊）
在上述的語法樹部分，對於屬性操作部分是完整的，但是對於兩個方法塊，省略了一些語法節點，例如：方法修飾符public、方法返回類型、方法參數。
註1：若類中有import關鍵字則途中還有import的語法節點
註2：所有語法節點的生成都是在TreeMaker類中完成的
3.語法分析器
3.1作用
將語法樹轉化為註解語法樹，即在這顆語法樹上做一些處理
3.2步驟
給類添加默認構造函數(由com.sun.tools.javac.comp.Enter類完成)
處理註解(由com.sun.tools.javac.processing.JavacProcessingEnvironment類完成)
檢查語義的合法性並進行邏輯判斷(由com.sun.tools.javac.comp.Attr完成)
變量的類型是否匹配
變量在使用前是否初始化
能夠推導出泛型方法的參數類型
字符串常量合並
數據流分析(由com.sun.tools.javac.comp.Flow類完成)
檢驗變量是否被正確賦值（eg.有返回值的方法必須確定有返回值）
保證final變量不會被重復修飾
確定方法的返回值類型
所有的檢查型異常是否拋出或捕獲
所有的語句都要被執行到（return後邊的語句就不會被執行到，除了finally塊兒）
對語法樹進行語義分析(由com.sun.tools.javac.comp.Flow執行)
去掉無用的代碼，如只有永假的if代碼塊
變量的自動轉換，如將int自動包裝為Integer類型
去除語法糖，將foreach的形式轉化為更簡單的for循環
最終，生成了註解語法樹
3.3所用類庫
com.sun.tools.javac.comp.Check，它用來輔助Attr類檢查語法樹中變量類型是否正確，如方法返回值是否和接收的引用值類型匹配
com.sun.tools.javac.comp.Resolve，用來檢查變量，方法或者類的訪問是否合法，變量是否是靜態變量
com.sun.tools.javac.comp.ConstFold，將一個字符串常量中的多個字符合並成一個字符串
com.sun.tools.javac.comp.Infer，幫助推導泛型方法的參數類型
3.4舉例
變量自動轉化
public class Yuyi{
public static void main(String agrs[]){
Integer i = 1;
Long l = i + 2L;
System.out.println(l);
}
}
//經過自動轉換後
public class Yuyi{
public Yuyi(){
super();
}
public static void main(String agrs[]){
Integer i = Integer.valueOf(1);
Long l = Long.valueOf(i.intValue() + 2L);
System.out.println(l);
}
}解除語法
public class Yuyi{
public static void main(String agrs[]){
int[] array = {1,2,3};
for (int i : array){
System.out.println(i);
}
}
}
//解除語法糖後
public class Yuyi{
public Yuyi(){
super();
}
public static void main(String agrs[]){
int[] arrays = {1,2,3};
for (int[] arr$ = array,len$=arr$.length,i$=0; i$<len$; ++i$){
int i = arr$[i$];
{
System.out.println(i);
}
}
}
}內部類解析
public class Yuyi{
public static void main(String agrs[]){
Inner inner = new Inner();
inner.print();
}
class Inner{
public void print(){
System.out.println("Yuyi$Inner.print");
}
}
}
//轉化後的代碼如下
public class Yuyi{
public Yuyi(){
super();
}
public static void main(String agrs[]){
Yuyi$Inner inner = new Yuyi$Inner(this);
inner.print();
}
{
}
}
class Yuyi$Inner{
/*synthetic*/ final Yuyi this$0;
Yuyi$Inner(/*synthetic*/final Yuyi this$0){
this.this$0 = this$0;
super();
}
public void print(){
System.out.println("Yuyi$Inner.print");
}
}深入分析 Javac 編譯原理