文章目录
 
 

  
一、概述
  

   

    
（一）Java语言概述
    
（二）Java运行机制与运行过程
    
（三）Java环境搭建
    
（四）HelloWord程序
   
 
  
二、变量与运算符
  

   

    
（一）关键字与保留字
    
（二）标识符
    
（三）变量以及数据类型
    

     

      
1、变量
      
2、数据类型
     
 
    
（四）运算符
    

     

      
（1）算术运算符
      
（2）赋值运算符
      
（3）关系运算符
      
（4）逻辑运算符
      
（5）Java运算符的优先级
     
 
   
 
  

 

点击进入_更多_Java千百问
 
1、java核心框架是什么样的
 
我们知道，我们所说的java包含jdk、jre、jvm等（jdk包含jre，jre包含jvm），下面是一个Java SE的模型图（本文部分摘自Oracle官方文档，非常权威）：
 
 
了解jdk、jre、jvm看这里：什么是Java 
 了解Java SE看这里：Java都有那些版本
 
2、jdk都包含哪些组件
 
jdk主要包含Java Language语言（语法）、Tools（编译器、调试器等）、Jre等，具体如下：
 

 
Java Language 
 Java编程语言是一种通用的、可并发的、强

 
 
 
  
Java代码有很多运行方式。
 
 

在开发工具中运行
双击jar文件运行
在命令行中运行
在网页中运行
当然，上述运行方式都离不开JRE， 也就是Java运行时环境。
 
JRE仅包含Java程序的必须组件，包括Java虚拟机以及Java核心类库等。
 
而我们Java程序员经常接触到的JDK(Java开发工具包)同样包含了JRE, 并且还附带了一系列开发、诊断工具。
 
然而，运行C++程序则无需额外的运行时环境，C++编译器往往把C++代码编译成CPU能够理解的机器码。
 
那么，既然C++的运行方式如此成熟，我们为什么要在JVM里运行Java代码呢？
 
为什么Java要在虚拟机里运行？
 
Java作为一门高级程序语言，它的语法复杂，抽象程度也很高。因此在硬件上运行Java代码并不现实，所以运行Java程序之前，我们需要对其进行一番转换。
 
当前进行转换的主要思路是：设计一个面向Java语言特性的虚拟机，并通过编译器将Java程序转换层该虚拟机所能识别的指令序列(Java字节码)。之所以这么取名，是因为Java字节码指令的操作码被固定成一个字节。
 
Java虚拟机可以由硬件实现
 
https://en.wikipedia.org/wiki/Java_processor
 
当然，更多时候还是在各个现有平台(Windows_x64,Linux_aarch64)上提供软件实现。这么做的目的在于，一旦一个程序被编译成Java字节码，那么它变可以在不同平台上的虚拟机实现里运行。这也就是平时我们所说的Java的跨平台特性。
 
虚拟机的另外一个好处是它带来了一个托管环境(Managed Runtime)。这个托管环境能够代替我们处理一些代码中冗长而且容易出错的部分。其中最广为人知的当属自动内存管理与垃圾回收，这部分内容甚至催生了一波垃圾回收调优的业务。
 
除此之外，托管环境还提供了诸如数组越界，动态类型、安全权限等等的动态监测，使我们免于书写这些无关业务逻辑的代码。
 
Java虚拟机具体是怎么运行Java字节码的？
 
以标准JDK中的HotSpot虚拟机为例，从虚拟机和底层硬件两个角度，剖析该问题。
 
从虚拟机的角度来看，执行Java代码首先需要将它编译而成的class文件加载到Java虚拟机中。加载后的Java类会被存放于方法区(Method Area)中。实际运行时，虚拟机会执行方法区内的代码。
 
如果你熟悉X86的话，你会发现这和段式存储管理中的代码段类似。而且，Java虚拟机同样也会在内存中划分出堆和栈来存储运行时的数据。不同的是，Java虚拟机会将栈细分为面向Java方法的Java方法栈，面向本地方法（用C++写的native方法）的本地方法栈，以及存放各个线程执行位置的PC寄存器。
 
 
 
 
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。这个栈帧的大小是提前计算好的，而且Java虚拟机不要求栈帧在内存空间里连续分布。
 
当退出当前执行的方法时，不管是正常返回还是异常返回，Java虚拟机均会弹出当前线程的栈帧，并将之舍弃。
 
在HotSpot里面，上述翻译过程有两种形式
 
解释执行，即逐条将字节码翻译成机器码并执行。
即时编译(Just-In-Time compilation, JIT), 即将一个方法中包含的所有字节码编译成机器码后再执行。
 
前者的优势是无需等待编译，而后者的优势在于实际的运行速度更快。
 
HotSpot默认采用混合模式，综合了解释执行和即时编译两者的优点。
 
它会首先解释字节码。然后将其中反复执行的热点代码，以方法为单位即时编译。
 
Java虚拟机的运行效率究竟是怎么样的？
 
HotSpot采用了多种技术来提升峰值性能，上文提到的即时编译技术便是其中最重要的技术之一。
 
即时编译建立在程序符合二八定律的假设上。
 
二八定律：20%的代码占用了程序执行过程中80%的资源。
 
对于占据大部分的不常用的代码，我们无需耗费时间将其编译成机器码，而是采用解释执行的方式。
 
另一方面，对于仅占据小部分的热点代码，我们则可以将其编译成机器码，打到理想的运行速度。
 
理论上讲，即时编译后的Java程序的执行效率，是可以超过C++程序的。这是因为与静态编译相比，即时编译拥有程序的运行时信息，并且能够根据这个信息做出相应的优化。(实际上,编译时会插入一些有关jvm的代码)
 
举个例子，我们知道虚方法是用来实现面向对象语言多态性的。对于一个虚方法调用，尽管它有很多个目标方法，但在实际运行过程中他可能只调用了其中的一个，这个信息便可以被即时编译器所利用，来规避虚方法调用的开销从而达到比静态编译的C++程序更高的性能。
 
为了满足不同用户场景的需要，HotSpot内置了多个即时编译器：C1、C2和Graal。 Graal是Java 10正式引入的实验性即时编译器。
 
之所以引入多个即时编译器，是为了在编译时间和生成代码的执行效率之间做取舍。 C1又叫做Client编译器，面向的是对启动性能有要求的客户端GUI程序，采用的优化手段相对简单，因此编译时间较短。C2又叫做Server编译器，面向的是对峰值性能有要求的服务端程序，采用的优化手段相对复杂，因此编译时间较长，但同时生成代码的执行效率较高。
 
从Java 7开始，HotSpot默认采用分层编译的方式：热点方法首先被C1编译，而后热点方法中的热点会进一步被C2编译。
 
为了不干扰应用的正常运行，HotSpot的即时编译是放在额外的编译线程中进行的。HotSpot会根据CPU的数量设置编译线程的数目，并且按1:2的比例配置给C1及C2编译器。
 
在计算资源充足的情况下，字节码的解释执行和即时编译可同时进行。编译完成后的机器码后再下次调用时启用，以替换原本的解释执行。
 
我们来完成老师布置的作业:了解Java语言和Java虚拟机看待boolean类型的方式是否不同。
 
首先，撰写代码Foo.java
 

 

   

    

   
   

    

     public 
     class Foo {
    
   

   

    

   
   

    
	
     public static void main(String[] args){
    
   

   

    

   
   

    
		
     boolean flag = 
     true;
    
   

   

    

   
   

    
		
     if(flag)
    
   

   

    

   
   

    

     			System.out.println(
     "Hello, Java!!");
    
   

   

    

   
   

    
		
     if(flag == 
     true)
    
   

   

    

   
   

    

     			System.out.println(
     "Hello, JVM!!!");
    
   

   

    

   
   

    

     	}
    
   

   

    

   
   

    

     }
    
   
 
 

 

   

    

   
   

    

     javac Foo.java
    
   

   

    

   
   

    

     java Foo
    
   
 
 
显然，它的执行结果是：
 
Hello, Java!!
 Hello, JVM!!!
 
我们使用asmtools.jar对其进行反汇编(此命令JDK7无法运行, 需要升级到JDK8)
 
下载地址:https://download.csdn.net/download/ti_an_di/10555815
 
java -cp ./asmtools.jar org.openjdk.asmtools.jdis.Main Foo.class > Foo.jasm.1
 
 
我们得到它的反汇编代码(在Foo.jasm.1 中)
 

 

   

    

   
   

    
 
    
   

   

    

   
   

    

     super 
     public 
     class Foo
    
   

   

    

   
   

    
	
     version 52:0
    
   

   

    

   
   

    

     {
    
   

   

    

   
   

    
 
    
   

   

    

   
   

    
 
    
   

   

    

   
   

    

     public Method 
     "<init>":
     "()V"
    
   

   

    

   
   

    

     	stack 
     1 locals 
     1
    
   

   

    

   
   

    

     {
    
   

   

    

   
   

    

     		aload_0;
    
   

   

    

   
   

    

     		invokespecial	Method java/lang/Object.
     "<init>":
     "()V";
    
   

   

    

   
   

    
		
     return;
    
   

   

    

   
   

    

     }
    
   

   

    

   
   

    
 
    
   

   

    

   
   

    

     public 
     static Method main:
     "([Ljava/lang/String;)V"
    
   

   

    

   
   

    

     	stack 
     2 locals 
     2
    
   

   

    

   
   

    

     {
    
   

   

    

   
   

    

     		iconst_1;
     //看这里
    
   

   

    

   
   

    

     		istore_1;
    
   

   

    

   
   

    

     		iload_1;
    
   

   

    

   
   

    

     		ifeq	L14;
    
   

   

    

   
   

    

     		getstatic	Field java/lang/System.out:
     "Ljava/io/PrintStream;";
    
   

   

    

   
   

    

     		ldc	String 
     "Hello, Java!!";
    
   

   

    

   
   

    

     		invokevirtual	Method java/io/PrintStream.println:
     "(Ljava/lang/String;)V";
    
   

   

    

   
   

    

     	L14:	stack_frame_type append;
    
   

   

    

   
   

    

     		locals_map 
     int;
    
   

   

    

   
   

    

     		iload_1;
    
   

   

    

   
   

    

     		iconst_1;
    
   

   

    

   
   

    

     		if_icmpne	L27;
    
   

   

    

   
   

    

     		getstatic	Field java/lang/System.out:
     "Ljava/io/PrintStream;";
    
   

   

    

   
   

    

     		ldc	String 
     "Hello, JVM!!!";
    
   

   

    

   
   

    

     		invokevirtual	Method java/io/PrintStream.println:
     "(Ljava/lang/String;)V";
    
   

   

    

   
   

    

     	L27:	stack_frame_type same;
    
   

   

    

   
   

    
		
     return;
    
   

   

    

   
   

    

     }
    
   

   

    

   
   

    
 
    
   

   

    

   
   

    

     } 
     // end Class Foo
    
   
 
 
在运行指令
 
awk 'NR==1,/iconst_1/{sub(/iconst_1/, "iconst_2")} 1' Foo.jasm.1 > Foo.jasm
 
 
其作用是将Foo.jasm.1文件中第一个iconst_1 替换为iconst_2, 输出到文件Foo.jasm中
 

 

   

    

   
   

    
 
    
   

   

    

   
   

    

     super 
     public 
     class Foo
    
   

   

    

   
   

    

     	version 
     52:
     0
    
   

   

    

   
   

    

     {
    
   

   

    

   
   

    
 
    
   

   

    

   
   

    
 
    
   

   

    

   
   

    

     public Method 
     "<init>":
     "()V"
    
   

   

    

   
   

    

     	stack 
     1 locals 
     1
    
   

   

    

   
   

    

     {
    
   

   

    

   
   

    

     		aload_0;
    
   

   

    

   
   

    

     		invokespecial	Method java/lang/Object.
     "<init>":
     "()V";
    
   

   

    

   
   

    
		
     return;
    
   

   

    

   
   

    

     }
    
   

   

    

   
   

    
 
    
   

   

    

   
   

    

     public static Method main:
     "([Ljava/lang/String;)V"
    
   

   

    

   
   

    

     	stack 
     2 locals 
     2
    
   

   

    

   
   

    

     {
    
   

   

    

   
   

    

     		iconst_2; 
     //看这里
    
   

   

    

   
   

    

     		istore_1;
    
   

   

    

   
   

    

     		iload_1;
    
   

   

    

   
   

    

     		ifeq	L14;
    
   

   

    

   
   

    

     		getstatic	Field java/lang/System.
     out:
     "Ljava/io/PrintStream;";
    
   

   

    

   
   

    

     		ldc	String 
     "Hello, Java!!";
    
   

   

    

   
   

    

     		invokevirtual	Method java/io/PrintStream.println:
     "(Ljava/lang/String;)V";
    
   

   

    

   
   

    

     	L14:	stack_frame_type append;
    
   

   

    

   
   

    

     		locals_map int;
    
   

   

    

   
   

    

     		iload_1;
    
   

   

    

   
   

    

     		iconst_1;
    
   

   

    

   
   

    

     		if_icmpne	L27;
    
   

   

    

   
   

    

     		getstatic	Field java/lang/System.
     out:
     "Ljava/io/PrintStream;";
    
   

   

    

   
   

    

     		ldc	String 
     "Hello, JVM!!!";
    
   

   

    

   
   

    

     		invokevirtual	Method java/io/PrintStream.println:
     "(Ljava/lang/String;)V";
    
   

   

    

   
   

    

     	L27:	stack_frame_type same;
    
   

   

    

   
   

    
		
     return;
    
   

   

    

   
   

    

     }
    
   

   

    

   
   

    
 
    
   

   

    

   
   

    

     } 
     // end Class Foo
    
   
 
 
我们现在将flag的值由1改为了2， 将修改后的代码汇编到Foo.class文件中
 
java -cp ./asmtools.jar org.openjdk.asmtools.jasm.Main Foo.jasm
 
 
再次运行Foo类
 

 

   

    

   
   

    

     java Foo
    
   

   

    

   
   

    

     Hello, Java!!
    
   
 
 
可见JVM将true视为1， 不等于修改为2的flag，使用if_icmpne指令判断他们不相等，直接跳到L27执行，所以Hello, JVM!!!不会输出。而第一次判断是使用ifeq判断flag的值是否为0，所以Hello，Java!!会输出。
 
此文从极客时间专栏《深入理解Java虚拟机》搬运而来，撰写此文的目的：
 
 
对自己的学习总结归纳
 
 
此篇文章对想深入理解Java虚拟机的人来说是非常不错的文章，希望大家支持一下郑老师。
 

目录
 
一、项目背景
 
二、eclipse安装lombok
 
三、项目中使用lombok
 
四、原理分析
 
五、支持lombok的编译工具
 
六、常用lombok注解
 
七、其他问题
 
八、lombok的罪恶
 
参考文献：
 

一、项目背景
 
在写Java程序的时候经常会遇到如下情形：
 
新建了一个Class类，然后在其中设置了几个字段，最后还需要花费很多时间来建立getter和setter方法。
 
lombok项目的产生就是为了省去我们手动创建getter和setter方法的麻烦，它能够在我们编译源码的时候自动帮我们生成getter和setter方法。即它最终能够达到的效果是：在源码中没有getter和setter方法，但是在编译生成的字节码文件中有getter和setter方法。
 
比如源码文件： 
 
import java.io.Serializable;  
   
import lombok.Data;  
   
@Data  
public class BasicClusterInfo implements Serializable {  
   
    private static final long serialVersionUID = 3478135817352393604L;  
    private String            hbaseKey;  
    private int               receiverCount;  
}  
 
以下是编译上述源码文件得到的字节码文件，对其反编译得到的结果  
 
public class BasicClusterInfo extends java.lang.Object implements java.io.Serializable{  
    public BasicClusterInfo();  
    public java.lang.String getHbaseKey();  
    public int getReceiverCount();  
    public void setHbaseKey(java.lang.String);  
    public void setReceiverCount(int);  
    public boolean equals(java.lang.Object);  
    public boolean canEqual(java.lang.Object);  
    public int hashCode();  
    public java.lang.String toString();  
}  
 
二、eclipse安装lombok
 
为IDE安装lombok插件非常简单，以eclipse环境为例，其安装过程分为以下几个步骤：
 
1)下载lombok.jar包
             lombok的官网地址：https://projectlombok.org/
             lombok的下载地址：https://projectlombok.org/download.html
             lombok项目的Github地址：https://github.com/rzwitserloot/lombok
 
2)运行lombok.jar
             在windows命令行中输入以下命令： 
 
java -jar D:\software\lombok.jar 
 
其中D:\software\lombok.jar这是windows下lombok.jar所在的位置， 数秒后将弹出以下对话框，以指定eclipse的安装路径。  
 
 
3)确认完eclipse的安装路径后，点击install/update按钮，即可完成安装。
 
4)安装完成之后，请确认eclipse安装路径下是否多了一个lombok.jar包，并且其配置文件eclipse.ini中是否 添加了如下内容: 
 
    -javaagent:lombok.jar 
    -Xbootclasspath/a:lombok.jar 
 
那么恭喜你已经安装成功，否则将缺少的部分添加到相应的位置即可 。
 
5)重启eclipse。  
 
三、项目中使用lombok
 
在项目中使用lombok的方法很简单，分为四个步骤：
           1)在需要自动生成getter和setter方法的类上，加上@Data注解。
           2)在编译类路径中加入lombok.jar包，若是maven工程，引入相关依赖即可。 
 
<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.projectlombok</groupId>
        <artifactId>lombok</artifactId>
        <version>1.16.18</version>
    </dependency>
</dependencies>
 
           3)使用支持lombok的编译工具编译源代码（关于支持lombok的编译工具，见“五、支持lombok的编译工具”）。
           4)编译得到的字节码文件中自动生成了getter和setter方法。 
 

  
 
四、原理分析
 
接下来对lombok的工作原理进行分析，以Oracle的javac编译工具为例。
 
自从Java 6起，javac就支持“JSR 269 Pluggable Annotation Processing API”规范，只要程序实现了该API，就能在javac运行的时候得到调用。
 
举例来说，现在有一个实现了"JSR 269 API"的程序A,那么使用javac编译源码的时候具体流程如下：
           1)javac对源代码进行分析，生成一棵抽象语法树(AST)。
           2)运行过程中调用实现了"JSR 269 API"的A程序。
           3)此时A程序就可以完成它自己的逻辑，包括修改第一步骤得到的抽象语法树(AST)。
           4)javac使用修改后的抽象语法树(AST)生成字节码文件。 
 
详细的流程图如下： 
 
 
五、支持lombok的编译工具
 
1)由“四、原理分析”可知，Oracle javac直接支持lombok。
            2)常用的项目管理工具Maven所使用的java编译工具来源于配置的第三方工具，如果我们配置这个第三方工具为Oracle javac的话，那么Maven也就直接支持lombok了。
            3)Intellij Idea配置的编译工具为Oracle javac的话，也就直接支持lombok了。
            4)Eclipse中使用的不是Oracle javac这个编译工具，而是自己实现的Eclipse Compiler for Java (ECJ).要想使ECJ支持lombok，得进行设置，具体是在Eclipse程序目录中的eclipse.ini文件中添加如下两行设置： 
 
-javaagent:[lombok.jar所在路径]
-Xbootclasspath/a:[lombok.jar所在路径]
 
六、常用lombok注解
 
lombok 提供的注解不多，可以参考官方视频的讲解和官方文档。
            Lombok 注解在线帮助文档：http://projectlombok.org/features/index
            下面是几个比较常用的 lombok 注解：
         @Data   ：注解在类上；提供类所有属性的 getting 和 setting 方法，此外还提供了equals、canEqual、hashCode、toString 方法
         @Setter：注解在属性上；为属性提供 setting 方法
         @Getter：注解在属性上；为属性提供 getting 方法
         @Log4j ：注解在类上；为类提供一个 属性名为log 的 log4j 日志对象
         @NoArgsConstructor：注解在类上；为类提供一个无参的构造方法
         @AllArgsConstructor：注解在类上；为类提供一个全参的构造方法  
 
七、其他问题
 
现在使用Intellij Idea作为Java项目的IDE，配置Oracle javac作为编译工具。
 
现在有一个A类，其中有一些字段，没有创建它们的setter和getter方法，使用了lombok的@Data注解，另外有一个B类，它调用了A类实例的相应字段的setter和getter方法。
 
编译A类和B类所在的项目，并不会报错，因为最终生成的A类字节码文件中存在相应字段的setter和getter方法。但是，IDE发现B类源代码中所使用的A类实例的setter和getter方法在A类源代码中找不到定义，IDE会认为这是错误。
 
要解决以上这个不是真正错误的错误，可以下载安装Intellij Idea中的"Lombok plugin"。  
 
八、lombok的罪恶
 
使用lombok虽然能够省去手动创建setter和getter方法的麻烦，但是却大大降低了源代码文件的可读性和完整性，降低了阅读源代码的舒适度。  
 
参考文献：
 
           [1] http://stackoverflow.com/questions/6107197/how-does-lombok-work
            [2] https://projectlombok.org/download.html
            [3] http://stackoverflow.com/questions/3061654/what-is-the-difference-between-javac-and-the-eclipse-compiler
            [4] http://www.ibm.com/developerworks/library/j-lombok/
            [5] http://notatube.blogspot.com/2010/12/project-lombok-creating-custom.html