面试题：说说 Java 的执行流程?

Java程序的执行流程可以分为几个主要阶段，从源代码编写到最终的执行。以下是Java程序的执行流程：

1. 编写源代码

• 开发者使用Java编程语言编写源代码文件，文件扩展名为.java。
• 例如：HelloWorld.java

2. 编译源代码

• 使用Java编译器（javac）将源代码编译成字节码文件，文件扩展名为.class。
• 编译命令：javac HelloWorld.java
• 编译后生成的文件：HelloWorld.class

3. 加载字节码

• JVM通过类加载器（ClassLoader）加载字节码文件到内存中。
• 类加载器分为以下几种：
  • Bootstrap ClassLoader：加载JVM核心类库（如rt.jar）。
  • Extension ClassLoader：加载扩展类库（如ext目录下的类）。
  • Application ClassLoader：加载应用程序类路径（Classpath）下的类。

4. 验证字节码

• JVM对加载的字节码进行验证，确保字节码符合JVM规范，没有安全漏洞。
• 验证内容包括：
  • 文件格式验证
  • 元数据验证
  • 字节码验证
  • 符号引用验证

5. 准备

• JVM为类的静态变量分配内存并设置默认初始值。
• 例如：static int a; 会被初始化为0。

6. 解析

• JVM将常量池中的符号引用转换为直接引用。
• 例如：将类名、方法名、字段名等符号引用解析为具体的内存地址。

7. 初始化

• JVM执行类的静态初始化块（static {}）和静态变量的显式初始化。
• 例如：static int a = 10; 会被初始化为10。

8. 执行

• JVM通过解释器或即时编译器（JIT）执行字节码指令。
• 解释器：逐条解释执行字节码指令。
• 即时编译器（JIT）：将热点代码（频繁执行的代码）编译成本地机器码，提升执行效率。

9. 垃圾回收

• JVM通过垃圾回收机制自动管理堆内存，回收不再使用的对象。
• 垃圾回收器（GC）负责回收年轻代和老年代中的对象。

10. 程序结束

• 当main方法执行完毕或调用System.exit()时，程序结束。
• JVM释放所有资源并退出。

详细流程示例

以下是一个简单的Java程序及其执行流程示例：

源代码：HelloWorld.java

public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello, World!");
    }
}

编译

javac HelloWorld.java

生成字节码文件：HelloWorld.class

执行

java HelloWorld

执行流程

1. 加载：JVM通过类加载器加载HelloWorld.class。
2. 验证：JVM验证HelloWorld.class的字节码。
3. 准备：JVM为HelloWorld类的静态变量分配内存并设置默认初始值。
4. 解析：JVM将常量池中的符号引用转换为直接引用。
5. 初始化：JVM执行HelloWorld类的静态初始化块和静态变量的显式初始化。
6. 执行：
   • JVM调用main方法。
   • main方法中调用System.out.println("Hello, World!");。
   • JVM执行字节码指令，输出Hello, World!。
7. 结束：main方法执行完毕，程序结束。