Javac 编译器

要点：

1、Javac 如何将 Java 的源代码转化为 class 字节码？
2、Javac 的语法树结构；
3、Javac 的详细工作流程；
4、Java 中如何实现内部类？
5、Javac 与其他编译器的比较；

1 什么是 Javac ?

Javac 是一种编译器，其作用是将 Java 源程序 编译成符合 JVM 规范的 Java 字节码（即 JVM 可以解释执行的二进制码）

2 Javac 的基本结构

Javac 主要的四个模块：

词法分析器组件：从源代码中识别出哪些字节是我们定义的语法关键字，如 if、else、for 等等。
语法分析器组件：形成一个符合 JVM 规范的抽象语法树。（抽象语法树是一个结构化的语法表达形式，作用是把语言的主要词法用一个结构化的形式组织在一起）
语义分析器组件：主要作用是将复杂的语法转化成更简单的语法
字节码生成器组件：根据经过注解的抽象语法树生成字节码

3 Javac 工作原理分析

词法分析器：
这个过程在 JavacParser 的 ParseCompilationUnit 方法中完成的，它的源代码可以通过 OpenJDK 下载来查看。该方法从源文件的第一个字符开始，逐个字符的检查，按照 Java 语法规范依次找出 package、import、类定义、以及属性和方法定义等，将这个类中的所有关键词匹配到Token类的所有项中的任何一项，即将Java源文件的字符流转变为对应的Token流，最后构建一个抽象语法树。

语法分析器：
将词法分析器分析的 Token 流组建成更加结构化的语法树，也就是将一个个单词组装成一句话，一个完整句子。具体一点说就是按照一定的规则逐个地解析 Token 流中的每一项，每个语法树上的节点都是 com.sun.tools.javac.tree.JCTree 的一个实例。

语义分析器：
在这课语法树上再进行一些处理以产生Java字节码。如给类添加默认的构造函数、检查变量在使用之前是否已经初始化、将一些常量进行合并处理、检查操作变量类型是否匹配、检查所有操作语法是否可达、检查异常是否捕获或掷出等。最后得到完善的最终的语法树。

代码生成器：
遍历最终语法树生成 Java 字节码，这步通过 com.sun.tools.javac.jvm.Gen 这个类来完成。生成字节码需要进过两步：首先将 Java 方法中的代码块转成符合 JVM 语法树的命令形式，JVM 的操作都是基于栈的，所有操作都必须经过出栈和进栈来完成。然后，按照 JVM 的文件组织格式将字节码输出到以 class 为扩展名的文件中。

4 访问者模式

4.1 设计初衷：

将稳定的数据结构和对数据结构的操作解耦。

4.2 访问者模式中包含的角色：

抽象访问者（Visitor）
具体访问者（ConcreteVisitor）
抽象节点元素（Element）
具体节点元素（ConcreteElement）
结构对象（ObjectStructure）：它持有整个 抽象语法树，它提供一个接口。客户端 调用 访问者 ，通过这个接口就能访问到 节点元素。
客户端（Client）

4.3 Javac 中访问者模式的实现

（1）Javac 中哪里用到了访问者模式？
Javac 的四个主要模块中有很多遍历抽象语法树的过程。访问抽象语法树的节点元素的过程就是一个访问者模式。

（2）Javac 中使用访问者模式有什么好处？
访问者模式可以将 抽象语法树 和 对抽象语法树的操作 解耦，从而使得增加对抽象语法树的操作，而不需要去修改 抽象语法树，也不必修改以前 对抽象语法树的操作，只要执行时再定义新的 访问者 就行了。

（3）访问者是如何访问 抽象语法树的节点元素的？
客户端 调用 访问者 ，通过结构对象提供的接口就能访问到 节点元素。

（4）为什么不同的访问者访问同一套数据结构（Javac 中是抽象语法树），而访问者的行为却各自不同？
遍历抽象语法树使用统一的 accept 接口，每个节点元素都会实现这个接口，但是不同的节点元素的 accept 实现是不同的，所以不同的访问者访问不同的节点元素就会得到不同的结果。

参考书籍：
《深入分析 JavaWeb 技术内幕》