聊聊Java的字节码

本文为作者原创，转载请注明出处（http://www.cnblogs.com/mar-q/）by 负赑屃

 

巴山楚水凄凉地，二十三年弃置身。
怀旧空吟闻笛赋，到乡翻似烂柯人。
沉舟侧畔千帆过，病树前头万木春。
今日听君歌一曲，暂凭杯酒长精神。

一、什么是Java字节码？

借用Algorithm(4th)节选：它是程序的一种低级表示，可以运行于Java虚拟机上。将程序抽象成字节码可以保证Java程序在各种设备上的运行。OK，这个回答可以让我们回到程序执行上来看下一个问题：

二、程序是怎么执行的？

学习过计算机的同学都应该深恶痛绝一门课程——编译原理，这门课程的主要目的就是向你解释你所见所写的代码的执行过程。我们通常使用的C++、Java、python等等都属于高级计算机语言，但是计算机只能够理解“0”和“1”也就是二进制机器码，所以高级程序语言要在机器上执行需要把自己翻译成二级制机器码，这个翻译的过程主要是由编译器来完成的，例如C++程序编译后在Windows平台可以形成.exe的可执行文件，而在Unix或者Linux平台则会编译形成.dll文件，不同平台的C++编译器是不同的。

三、Java程序是怎么执行的？

Java要复杂一些，因为Java具有跨平台特性，为了实现这个特性Java执行在一台虚拟机上，这台虚拟机也就是JVM，Java通过JVM屏蔽了不同平台之间的差异，从而做到一次编译到处执行。JVM位于Java编译器和OS平台之间，Java编译器只需面向JVM，生成JVM能理解的代码，这个代码即字节码，JVM再将字节码翻译成真实机器所能理解的二进制机器码。

四、字节码是怎么产生的？

我们所编写的程序都是.java格式，通常在执行的时候也许点击一下eclipse的运行键就可以在控制台看到运行结果，但是也可以更酷一些，如果你装了JDK，那就可以直接在以命令行的方式编译运行你的.java文件，编译后会形成.class文件，这个.class文件即字节码。

例如：可以用文本新建一个HelloWorld.java文件：

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

打开命令行进入文件目录，输入编译命令：javac HelloWorld.java

若程序没有错误，在当前目录下就会生成同名的HelloWorld.class文件。此时在命令行中输入java HelloWorld就可以看到程序执行结果: Hello Java

为了验证它的跨平台特性，我们把.class拿到Windows平台验证一下：

结果是相同的。

java的命令行功能是很丰富的，不再一一赘述，当然聪明人还是会用一个好的IDE。

五、字节码怎么解读？

字节码长什么样子呢？打开.class文件看看：

这就是上面那段HelloWorld的字节码，的确是以字节形式呈现出来的。四不四看起来头晕，四不四除了开头的cafebabe其他都不认识，其实还好啦，你只要知道字节码就是用字节对应关键字，比如开头的cafebabe对应的就是文件编码格式，对应表示.class文件的魔数，后面的0034表示版本号。

为什么要这样呢？我们再回到第二个问题：程序是怎么执行的，机器能够理解的就是二进制机器码，可是我们编译器在翻译的时候不能直接搞成“0”和“1”啊，不然这么多编程语言，这么多编译器，会死人滴，学过计算机基础的都应该熟悉这样一张图（图片源自百度百科）：

是的，高级语言转为机器语言还有一层汇编语言，这是一种符号语言，上手简单，编写困难，通常被应用在底层，硬件驱动程序、嵌入式操作系统和实时运行程序都需要汇编语言，也就是说高级语言的编译器并不是直接将代码转成二进制的，二是转成汇编语言，再通过汇编指令转成机器码。回到Java，字节码其实和汇编语言之间是有对应关系的，当然，字节码要更丰富一些。

关于字节码的解读，不是一两句话能说清楚的，改天再填坑，如果真的有兴趣，可以去看一本书《深入浅出JVM》，有几个解读的传送门如下：

http://blog.csdn.net/dc_726/article/details/7944154/

http://www.importnew.com/13107.html

六、解读字节码有什么意义？

可以让你明白程序的执行原理，方便在理解后优化代码，当然，还能干坏事。。。