Java前端編譯器

• 關於編譯器
• 編譯過程
• 解析與填充符號表
• 詞法、語法分析
• 填充符號表
• 註解處理器
• 語義分析與位元組碼生成
• 標註檢查
• 資料及控制流分析
• 解語法糖
• 位元組碼生成
• Java語法糖
• 泛型與型別擦除
• 自動裝箱、拆箱與遍歷迴圈
• 參考

關於編譯器

• 前端編譯器：把java檔案轉化為class檔案的過程
• 執行時編譯器（JIT編譯器，Just In Time Compiler）：把位元組碼轉化為機器碼的過程
• 靜態提前編譯器（AOT編譯器， Ahead Of Time Compiler）：直接把class檔案編譯成機器程式碼的過程。

編譯過程

解析與填充符號表

詞法、語法分析

詞法分析是將原始碼的字元流轉變為標記集合，關鍵字、變數名、字面量、運算子都可以成為標記，如“int a = b + 2”這句程式碼包含了6個標記，分別是int、a、=、b、+、2。

語法分析是根據標記集合構造抽象語法樹的過程，抽象語法樹是一種用來描述程式程式碼語法結構的樹形表示方式。經過這個步驟之後，編譯器基本不會再對原始碼檔案進行操作了，後續的操作都建立在抽象語法樹之上。

填充符號表

符號表示由一組符號地址和符號資訊構成的表格，在編譯的不同階段都要用到。在語義分析中，將用於語義檢查（如檢查一個名字的使用和原先的說明是否一致）和產生中間程式碼。在目的碼生成階段，當對符號名進行地址分配時，符號表示地址分配的依據。

註解處理器

提供了一組插入式註解處理器的標準API在編譯期間對註解進行處理。

可以讀取、修改、新增抽象語法樹中的元素。如果對語法樹進行了修改，將回到解析及填充符號表的過程重新處理，直到不再對語法樹進行修改為止。

語義分析與位元組碼生成

標註檢查

• 檢查變數使用前是否已被宣告
• 變數與賦值之間的資料型別是否能夠匹配
  … …

資料及控制流分析

• 程式區域性變數使用前是否有賦值
• 方法的每條路徑是否都有返回值
• 是否所有的受查異常都被正確處理
  … …

解語法糖

• 泛型
• 變長引數
• 自動裝箱/拆箱
  … …

位元組碼生成

• 例項構造器的生成
• 類構造器的生成
  … …

Java語法糖

泛型與型別擦除

public static void main(String[] args) {
	Map<String, String> map = new HashMap<>();
	map.put("hello", "你好");
	map.put("how are you?", "吃了沒？");
	System.out.println(map.get("hello"));
	System.out.println(map.get("how are you?"));
}

其實編譯後的是這樣的

 public static void main(String[] args) {
	  Map<String, String> map = new HashMap();
	  map.put("hello", "你好");
	  map.put("how are you?", "吃了沒？");
	  System.out.println((String)map.get("hello"));
	  System.out.println((String)map.get("how are you?"));
 }

由於Java的泛型是擦除的，所有對於執行期的Java語言來說，ArrayList<Integer>與 ArrayList<String>就是同一個類

自動裝箱、拆箱與遍歷迴圈

public static void main(String[] args) {
	List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4);
	int sum = 0;
	for (int i : list) {
		sum += i;
	}
	System.out.println(sum);
}

其實編譯後的是這樣的

public static void main(String[] args) {
	List<Integer> list = Arrays.asList(
			new Integer[] { Integer.valueOf(1), Integer.valueOf(2), Integer.valueOf(3), Integer.valueOf(4) });
	int sum = 0;
	for (Iterator localIterator = list.iterator(); localIterator.hasNext();) {
		int i = ((Integer) localIterator.next()).intValue();
		sum += i;
	}
	System.out.println(sum);
}

遍歷迴圈把程式碼還原成了迭代器的實現，這就是為何遍歷迴圈需要被遍歷的類實現Iterable介面的原因。

參考

1. 深入理解Java虛擬機器[書籍]