Lesson1---Foundations of java and oo programming

来源:互联网 发布:知商金融李文超 编辑:程序博客网 时间:2024/04/27 04:40

Today , i take the first lesson of java ,let me sum up the details:

 

firstly,about jdk and jre.jdk stands for java development kit,while jre represent java Runtime Environment. jdk is the key of Java. And,jvm(java virtual machine) is the key of jre.

 

then ,about the platform independence of java.During the runing process of the java process,we should firstly compile the *.java source process,and generate the *. class file,and then bytecode,then run it by the jvm.This process make java be platform independence.

 

finally,the first java program----hello world

 

public class Hello{
 public static void main(String args[]){
  String str = "hello world!";
  System.out.println("/"hello world!/"/t"  +  "+/t"  + str);
 }
};

 

then i look up sth about the bytecode,the information is below:

 

这一两年,在JVM上使用其他替代语言越来越热门了。现在至少有三门语言有幸在Java Community Process中得到了官方认可:JRuby、Groovy和Bean-Shell。另外,代号为野马(Mustang)的Java 6发布了包含了一个专为封装不同脚本引擎的API层,就像JDBC访问数据库的模式一样。再加上Java版本5也在语言本身上做了很大的调整。总之,就像我之前翻译的一篇BLOG一样,Java平台的编程语言的前景已经发生了巨大的改变。虽然如此,只有一样东西没有变,它是所有这些语言的基础,无论这些语言有多么吸引人的特性和功能,最终都会在JVM的混合语言中运行,即JVM字节码。这又提起了我在JVM/Java字节码方面的兴趣。所以书写本文,在其中将介绍JVM字节码集合,用一些代码来描述它的工作方式,也将介绍一些可以直接操纵字节码的工具。
 
首先我要说明的是,直接了解JVM字节码感觉是奇怪的事情,因为我们总不可能自己来书写字节码。但是,我们如果知道编译器干了些什么可能会更好一点。比如,你肯定想知道编译后的StringBuffer和String的区别、编译器到底有没有给你加上默认构造函数……当你了解了JVM字节码——这是我看见过的最简单的“可装配语言”——你就能够验证你的这些假设是否正确。
 
 
分解Java
考虑到大家对Java都已经比较熟悉了,所以我们这样开始可能比较容易:我们从编译后的Java代码开始,然后对其进行分解。这样可能比一开始就直接讲述Java字节码的规则要好一些。我们先从最简单的Hello World程序开始。
 
public class HelloWorld{        public static void main(String[] args)        {               System.out.println("Hello, world!");        }}
我们通过两种方式来一起研究Java字节码。第一个是太久时间都没有见到过的javap。javap是字节码分解器,意思就是它编译.class文件并将文件结构输出到控制台,其中包括组成方法的字节码。如下例:
 
$ javap -verbose -c -private HelloWorldCompiled from "HelloWorld.java"public class HelloWorld extends java.lang.Object        SourceFile: "HelloWorld.java"        minor version: 0        major version: 50        Constant pool:const #1 = Method #6.#15; // java/lang/Object."<init>":()Vconst #2 = Field #16.#17; // java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;const #3 = String #18; // Hello, world!const #4 = Method #19.#20; // java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)Vconst #5 = class #21; // HelloWorldconst #6 = class #22; // java/lang/Objectconst #7 = Asciz <init>;const #8 = Asciz ()V;const #9 = Asciz Code;const #10 = Asciz LineNumberTable;const #11 = Asciz main;const #12 = Asciz ([Ljava/lang/String;)V;const #13 = Asciz SourceFile;const #14 = Asciz HelloWorld.java;const #15 = NameAndType #7:#8;// "<init>":()Vconst #16 = class #23; // java/lang/Systemconst #17 = NameAndType #24:#25;// out:Ljava/io/PrintStream;const #18 = Asciz Hello, world!;const #19 = class #26; // java/io/PrintStreamconst #20 = NameAndType #27:#28;// println:(Ljava/lang/String;)Vconst #21 = Asciz HelloWorld;const #22 = Asciz java/lang/Object;const #23 = Asciz java/lang/System;const #24 = Asciz out;const #25 = Asciz Ljava/io/PrintStream;;const #26 = Asciz java/io/PrintStream;const #27 = Asciz println;const #28 = Asciz (Ljava/lang/String;)V; {public HelloWorld();        Code:               Stack=1, Locals=1, Args_size=1               0: aload_0               1: invokespecial #1; //Method java/lang/Object."<init>":()V               4: return         LineNumberTable:               line 1: 0 public static void main(java.lang.String[]);        Code:               Stack=2, Locals=1, Args_size=1               0: getstatic #2; //Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;               3: ldc #3; //String Hello, world!               5: invokevirtual #4; //Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V               8: return        LineNumberTable:               line 5: 0               line 6: 8}
 
在刚才讲述的.class文件实际并不准确,JVM无所谓输入的二进制流从哪儿来,只不过因为我们的习惯和JDK 1.0的发布所以我们说成是.class文件。所以,所谓的“.class文件”应该被理解为符合JVM标准的二进制格式流。
 
上面我们使用了javap。其中,-c指示需要显示方法字节码;-private指示无论可访问性显示所有成员;-verbose是需要显示类的常量池。检查HelloWorld分解后的内容,会觉得非常有趣,我们立马就可以验证一些假设。例如,第一,如果类没有显式声明其父类的话,它将继承于java.lang.Object。第二,javap也验证了如果类中没有显式声明构造函数的话,编译器会插入一个缺省无参的构造函数(构造函数在JVM级别是显示成<init>的普通函数)。
 
加上了-verbose选项的javap输出中一个重要的部分就是常量池。每个类都会有个常量池,所有的常量——比如字符串、类名、方法名、属性名——都是保存在类的中心位置,通过对该池的索引进行参照访问。通常,这些特殊的细节内容都是由工具来处理的,这也是javap通过注释来显示这些常量值的原因。但是这些内容对我们认识常量池非常有用,也能够简化我们对分解代码的理解。例如,第5行代码System.out.println("Hello, world!");它调用了println方法,显示在常量池的编号为4的分片(const #4),它依次由编号为19的分片和编号为20的分片组成(const #4 = Method #19.#20;),这样就最终解决了java.io.PrintStream.println(String[])的问题。你可以参照JVM标准来了解所有不同的常量类型以及他们在.class文件中的格式。
 
在这里,我们主要来分析自动生成的HelloWorld构造函数:
 
public HelloWorld();        Code:               Stack=1, Locals=1, Args_size=1               0: aload_0               1: invokespecial #1; //Method java/lang/Object."<init>":()V               4: return        LineNumberTable:               line 1: 0
在JVM中,所有字节码都是通过一个基本的原则来进行堆栈操作的:每个操作符可能会消费一个或多个操作计数,并可能最后将一个操作计数推送到执行堆栈。需要注意的是,每个分片(slot)都是32位的,这就意味着long或者是double的值会消耗两个分片(slot)(很多人认为这个是JVM实现中的最大缺憾)。另外,每个方法都会有一个本地的结合,本地变量和参数都在此保存。因此,例如“aload_0”指示符将第一个参数带入方法,并将其推送至执行堆栈。“invokespecial”指示符,不言而喻,它将调用实例的方法,但是忽略传统的动态绑定(因为我们显示调用基类版本的覆盖方法,该特殊的操作符用在父“super”调用)。因为Object的构造函数需要一个参数(this指针),所以它将消耗执行堆栈中的一个分片(记住,这是我们刚才推送的参数——this指针,指向我们自己的实例的this指针),而且它不返回任何值(最后有一个V字),当方法返回时它将不往堆栈内推送任何内容。此时,HelloWorld的构造函数已完成任务,所以它通过“return”操作符进行简单返回。
 
我们接下来在看看写在HelloWorld里面的主方法(main):
 
public static void main(java.lang.String[]);        Code:               Stack=2, Locals=1, Args_size=1               0: getstatic #2; //Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;               3: ldc #3; //String Hello, world!               5: invokevirtual #4; //Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V               8: return        LineNumberTable:               line 5: 0               line 6: 8
因为它是静态方法,所以最显著的区别就是第一个参数并不是this指针,除此之外,它和HelloWorld的构造函数看起来都差不多。第一个操作符“getstatic”将获取一个static区域并将其值推送至堆栈中,在本例中是System.out的引用,由#2常量池分片描述,并在操作符后使用注释显示。接下来,就对字符串“Hello, World!”进行加载,它在#3常量池分片中存储。通过堆栈上的两个引用,我们就可以调用“invokevirtual”PrintStream.println(String[])方法了。因其需要一个参数,再加上调用该方法需要的初始this引用,我们刚才推送至堆栈的这两项就被消费了,println(String[])不返回任何值,所以完成后堆栈上就为空了。一个简单的“return”操作符中止了该方法,任务完成了。
 

 

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