java程序编写—java编程基本步骤 收藏 0

听说你还不知道Java代码是怎么运行的？

作者：Jay_huaxiao

作为一名Java程序员，我们需要知道Java代码是怎么运行的。最近复习了深入理解Java虚拟机这本书，做了一下笔记，希望对大家有帮助，如果有不正确的地方，欢迎提出，感激不尽。

java 代码运行主要流程

本文主要讲解流程如下：

• java源文件编译为class字节码
• 类加载器把字节码加载到虚拟机的方法区。
• 运行时创建对象
• 方法调用，执行引擎解释为机器码
• CPU执行指令
• 多线程切换上下文

编译

我们都知道，java代码是运行在Java虚拟机上的。但是java是一门面向对象的高级语言，它不仅语法非常复杂，抽象程度也非常高，并不能直接运行在计算机硬件机器上。

Java虚拟机（Java Virtual Machine 简称JVM）是运行所有Java程序的抽象计算机，是Java语言的运行环境。

因此，在运行Java程序之前，需要编译器把代码编译成java虚拟机所能识别的指令程序，这就是Java字节码，即class文件。

所以，Java代码运行的第一步是：把Java源代码编译成.class 字节码文件。

类加载

在Class文件中描述的各种信息，需要被加载到虚拟机之后才能运行和使用。因此，需要把class字节码文件加载到Java虚拟机来。

虚拟机把描述类的数据从 Class 文件加载到内存，并对数据进行校验、转换解析和初始化，最终形成可以被虚拟机直接使用的 Java 类型，这就是虚拟机的类加载机制。

加载

在加载阶段，虚拟机需要完成以下3件事情：

• 通过一个类的全限定名来获取定义此类的二进制字节流。
• 将这个字节流所代表的静态存储结构转化为方法区的运行时数据结构。
• 在内存中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区这个类的各种数据的访问入口

加载阶段完成后，这些二进制字节流按照虚拟机所需的格式存储在方法区之中。

验证

为了确保Class文件的字节流中包含的信息符合当前虚拟机的要求，不会危害虚拟机的安全，Java虚拟机对输入的字节流走验证过程。

验证阶段包括四个阶段：文件格式验证、元数据验证、字节码验证、符号引用验证。

• 文件格式验证： 验证字节流是否符合Class文件格式规范，如：是否以魔数0xCAFEBABE开头。
• 元数据验证： 对字节码描述的信息进行语义分析，如：这个类的父类是否继承了不允许被继承的类（被final修饰的类）；
• 字节码验证： 主要目的是通过数据流和控制流分析，确定程序语义是合法的、符合逻辑的。如：保证跳转指令不会跳转到方法体以外的字节码指令上。
• 符号引用验证： 发生在虚拟机将符号引用转化为直接引用的时候，如：校验符号引用中通过字符串描述的全限定名是否能找到对应的类。

准备

准备阶段是正式为类变量分配内存并设置类变量初始值，这些变量所使用的内存都将在方法区中进行分配。如：

public static int value =123；

变量value在准备阶段过后的初始值是0而不是123。

解析

解析阶段是虚拟机将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程。

比如:com.User类引用com.Tool类，在编译时，User类不知道Tool类的实际内存地址，因此只能使用符号com.Tool(假设)来表示。而在类加载加载User类的时候，可以通过虚拟机获取Tool类的实际内存地址，因此便可以将符号com.Tool替换为Tool类的实际内存地址，即直接引用地址。

解析动作主要针对类或接口、字段、类方法、接口方法、方法类型、方法句柄和调用点限定符 7 类符号引用进行。

初始化

到了初始化阶段，才真正开始执行类中定义的Java字节码。在这个阶段，则根据程序员通过程序制定的主观计划去初始化类变量和其他资源。

创建对象

Java虚拟机是如何执行字节码的呢？我们先来看一下运行时创建对象。

Java是面向对象的编程语言，程序的运行是以对象为调用单位的。

• 字节码文件加载到虚拟机的方法区后，在程序运行过程，通过 class字节码文件创建与其对应的对象信息 。
• 创建对象的方式有：new关键字，反射等。
• Java堆内存是线程共享的区域，创建后的对象信息就保存在Java堆内存中。

方法调用

JVM的调用单位是对象，但是真正执行功能性的代码还是对象上的方法。

在运行过程中，每当调用进入一个java方法，java虚拟机会在当前线程的java方法栈中生成一个栈帧，用以存放局部变量以及字节码的操作数。方法栈内存是线程私有的，每个线程都有自己的方法栈。如果对应的方法是本地方法，则对应的就是本地方法栈。

java运行时数据区域如下：

解释

当调用Java对象的某个方法时，JVM执行引擎会将该方法的字节码文件翻译成计算机所能识别的机器码，机器码信息保存在方法区中。翻译有解释执行和即时编译两种方式。

两种翻译方式的区别如下：

解释执行来一行代码，解释一行，大部分不常用的代码，都是采用这种方式。

即使编译

对于部分热点代码，将一个方法包含的所有字节码翻译成机器指令，以提高java虚拟机的运行效率。

即时编译是建立经典的二八定律上，即20%代码占据了80%的计算资源。

执行指令

• Java程序被加载入内存后，指令也在内存中了。
• 指令的指令寄存器IP，指向下一条待执行指令的地址。
• CPU的控制单元根据IP寄存器的指向，将主存中的指令装载到指令寄存器，这些加载的指令就是一串二进制码，还需要译码器进行解码。
• 解码后，如果需要获取操作数，则从内存中取数据，调用运算单元进行计算。

多线程上下文切换

CPU一通上电，就会周而复始从内存中获取指令、译码、执行。

• 为了支持多任务，CPU 将执行时间这个资源划分成时间片，每个程序执行一段时间。
• java虚拟机的多线程是通过线程轮流切换分配处理执行时间的方式来实现的，在任何一个确定的时刻，一个处理器（对于多核处理器来说是一个内核）都只会执行一条程序中的指令。
• 假设当前线程在运行中，CPU分配的时间执行完了，总得保存运行过的结果信息吧，要不然白白浪费之前的工作了，因此，程序计数器（PC寄存器）作用体现出来了，它是一块较小的内存空间，线程私有，可以看作当前线程执行的字节码的行号指示器。当CPU又给它分配时间跑的时候，可以把数据恢复，接着上一次执行到的位置继续执行就可以了。

原文：https://juejin.im/entry/5e6ccc05e51d4527110aa25f

教你十个步骤成为优秀Java开发人员

一、对OO原则有很强的基础和理解

对于Java开发人员来说，必须对面向对象编程有很强的理解。没有在OOPS上有很强的基础，就不能实现像Java这样的面向对象编程语言的美。如果你不知道什么是OOPS，即使使用的是OOP语言，可能仍然在以过程的方式进行编码。仅仅研究面向对象的原则定义并没有多大帮助。我们应该知道如何应用这些原则以面向对象的方式设计解决方案。因此，应该对对象建模、继承、多态性、设计模式等有很强的了解。

二、掌握核心api

如果你不知道语言结构和核心api，那么在理论知识方面你有多强并不重要。对于Java，人们应该对Java.lang.*、I/O、异常、集合、泛型、线程、JDBC等核心API有很强的实践经验。在构建web应用程序时，无论你使用的是哪种框架，理解有关Servlet和JSP的概念也很重要——这是必须的。

三、继续编码

从理论上讲，事情看起来更简单。我们能很容易地解决一个问题。但是，当我们开始实施方法时，我们可以意识到问题的深度。在编写代码时，你将了解语言的局限性或设计最佳实践。所以请继续编码，并在编码时，多想想是什么、为什么、怎么做、有什么用等问题。

四、订阅论坛

我们并不孤单。有很多人在研究和我们同样的技术。虽然在框架上做一个简单的概念验证可能不会给你带来真正的挑战，但是当你开始在实际项目中使用它时，你将面临奇怪的问题，并且在他们的官方文档中找不到任何解决方案。开始研究新技术时，最好的也是第一件事就是订阅相关的技术论坛。不管你面临的问题是什么，世界上的其他人可能已经面对了，并找到了解决办法。如果你能回答其他论坛用户提出的问题，那就太好了。

五、关注博客并回复

正如我已经说过的，你并不孤单。全世界有成千上万的狂热的技术狂在博客上发表他们对技术的见解。你还可以从其他博客和开发人员那里获得对同一技术的有价值的观点。有些人可能会发现特定的框架特性非常有用，而另一些人可能会发现这些特性愚蠢而毫无意义，给出他自己为什么会这样的理由。因此，你可以从使用这些工具的其他开发人员那里看到好处和坏处。

从其他博客中获取价值的另一种方法是用你的观点和问题来回复/评论文章。

六、阅读开源框架的源代码

一个好的开发人员将学习如何使用框架。但是如果你想成为一个优秀的开发人员，你应该研究各种成功的、流行的框架的源代码，在这里你可以看到框架的内部工作机制以及最佳实践。当以更有效的方式使用框架时，它将对使用有很大帮助。

七、了解新兴技术趋势

从开源软件的发展趋势来看，它们正以惊人的速度增长。当你对如何使用一个特定的框架有了一个好的想法时，它就有被淘汰的危险了，因为一些新的框架出现在图片中，具有一组超级特性。然后，你试图用当前框架解决的问题可能已经由具有单行配置的新框架更容易解决了。所以，要注意照片里的内容，还有外面的内容。

八、将常用的代码片段/实用程序整理分类

随着时间的推移，你可能需要一次又一次地编写/复制粘贴同一段代码/配置。保留log4.properties、JDBC configuration等配置片段和StringUtils、ReflectionUtils、DBUtils等实用程序将更有帮助。我知道它本身不会让你成为一个优秀的开发人员。但想象一下，某个联合开发人员要求你帮助从对象集合中获取属性的值列表，然后你只需使用ReflectionUtil并在几分钟内给出解决方案：这将使你表现出色。

九、了解不同的开发方法

熟悉各种方法，如敏捷、SCRUM、XP、瀑布等等。现在，选择开发方法取决于客户。有些客户更喜欢敏捷，有些客户对瀑布模型很满意。S，o对各种方法有一个想法将是一个真正的好处。

十、记录/博客你对技术的想法

在日常工作中，你可能会学到新的更好的做事方法，以及最佳实践、架构理念等。不断记录这些想法，为它们写博客，或者在各大社区进行分享，和别人进行碰撞，另外，对于日常工作的做笔记，也能让你工作效率快一半以上，好记性也比不过烂笔头。

java编程自学教程（超详细版）

一：学习路线（流程）

1阶段Java核心基础

2阶段数据库核心技术

3阶段JavaWeb核心技术

4阶段企业必备技术

5阶段Java大厂提升技术

6阶段大型项目与解决方案

7阶段大厂必备面试

二：学习工具

1. Eclipse：Eclipse是一款开源的Java集成开发环境（IDE），它提供了许多功能强大的工具，包括代码编辑器、调试器、代码分析工具等。

1. IntelliJ IDEA：IntelliJ IDEA是一款流行的Java IDE，具有很多有用的功能，如代码补全、自动重构、快速导航等。
2. NetBeans：NetBeans是另一款流行的Java IDE，它具有类似于Eclipse和IntelliJ IDEA的功能，并提供了很多易于使用的界面元素和工具。
3. Jupyter Notebook：Jupyter Notebook是一款流行的交互式编程环境，支持多种编程语言，包括Java。它可以帮助您快速编写和测试代码，同时还提供了一些数据可视化和数据分析工具。
4. Codecademy：Codecademy是一个在线编程学习平台，它提供了许多Java课程和练习题，以帮助您掌握Java编程的基础知识。
5. Coursera：Coursera是另一个在线学习平台，它提供了许多Java编程课程，包括面向对象编程、Java Web编程等。
6. Java Tutorials：Java官方网站提供了许多Java编程教程和文档，可以帮助您了解Java编程语言的基础知识和高级特性。

三：学习方法

1. 学习Java基础知识：Java编程语言有其自身的特点，例如面向对象编程、异常处理、多线程编程等，需要先学习Java基础知识，才能深入理解和应用Java编程语言。
2. 通过实践学习：通过编写代码和解决问题的实践，可以更深入地了解Java编程语言。可以尝试写一些小程序、项目或参加开源项目，来锻炼Java编程能力。
3. 参加课程或培训：可以参加线上或线下的Java编程课程或培训，通过导师的指导和交流，提高Java编程技能。
4. 阅读Java编程书籍：可以阅读Java编程相关的书籍，这些书籍有助于了解Java编程的特点和应用，以及深入了解Java编程语言。
5. 参加Java社区：可以加入Java社区，与其他Java开发者交流经验，分享学习心得和技巧，获得反馈和指导。
6. 学习Java框架和工具：Java有很多优秀的框架和工具，如Spring、Hibernate、Maven等，学习这些框架和工具可以更加高效地开发Java应用程序。
7. 实践项目：通过参加实践项目，如编写一个Web应用程序或一个桌面应用程序，来巩固Java编程技能和知识。

四：基础知识

Java基础： JavaSE开发语言

数据结构与算法： Java数据结构和算法

面向对象编程： Java类、对象、继承、多态、封装、抽象类、接口、继承与多态

数据通信： Java网络编程

异常处理：异常的概念，异常的定义，处理方法

数据库操作： SQL语句， SQL查询，优化，多表连接与表的操作， JDBC数据库操作

集合框架： Spring, SpringBoot

Servlet和 JSP技术： JSP编程和 Servlet编程的概念、特征以及相关技术等

JDBC技术与数据库技术： JDBC是 Java平台上最重要的技术，是 Java平台的核心技术。JDBC以面向对象思想设计和实现的，它能够把 Java程序和数据库连接起来。JDBC提供了丰富的 SQL语句和数据源接口，它也是连接 Java程序与数据库的桥梁。

本文作者及来源:Renderbus瑞云渲染农场https://www.renderbus.com