注:此文是我在讀完周志明老師的深入理解Java虛擬機(jī)之后總結(jié)的一篇文章，請閱讀此書獲取更加詳細(xì)的信息．
在這篇文章中，我們會簡單介紹一下Java的編譯過程，以及在編譯過程中進(jìn)行的優(yōu)化．
編譯過程
編譯過程大致分為下面的三個(gè)過程，分別是:
- 解析與填充符號表過程
- 插入式注解處理器的注解處理過程
- 分析與字節(jié)碼生成關(guān)系
它們之間的關(guān)系如下圖所示：
解析和填充符號表
1.詞法分析，語法分析：
詞法分析是將源代碼中的字符流轉(zhuǎn)變?yōu)門oken集合．
語法分析是根據(jù)Token序列構(gòu)造抽象語法樹的過程，抽象語法樹是一種用來描述程序代碼語法結(jié)構(gòu)的樹型表示方式，語法樹的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都代表著程序代碼中的一個(gè)語法結(jié)構(gòu)，例如包，類型，修飾符，運(yùn)算符，接口，返回值甚至代碼注釋等都可以是一個(gè)語法結(jié)構(gòu)．
2.填充符號表：
符號表是由一組符號地址和符號信息構(gòu)成的表格，符號表中所登記的信息在編譯的不同階段都要用到．在語義分析中，符號表所登記的內(nèi)容將用于語義檢查(如檢查一個(gè)名字的使用和原先的說明是否一致)和產(chǎn)生中間代碼，在目標(biāo)代碼生成階段，當(dāng)對符號表進(jìn)行地址分配時(shí)，符號表是地址分配的依據(jù)．
注解處理器
注解處理器用于處理程序中的代碼，由于注解會修改源代碼，也就是會修改抽象語法樹中的元素，所以如果在處理注解期間對語法樹進(jìn)行了修改，編譯器將回到解析及填充符號表的過程重新處理，直到所有插入式注解處理器都沒有再對語法樹進(jìn)行修改為止．
語義分析與字節(jié)碼生成
在編譯過程中，語義分析過程分為標(biāo)注檢查以及數(shù)據(jù)及控制流分析兩個(gè)步驟．
1.標(biāo)注檢查：
標(biāo)注檢查步驟檢查的內(nèi)容包括諸如變量使用前是否已被聲明，變量和賦值之間的數(shù)據(jù)類型是否能夠匹配等．
2.數(shù)據(jù)及控制流分析：
數(shù)據(jù)及控制流分析是對程序上下文邏輯更進(jìn)一步的驗(yàn)證，它可以檢查出諸如程序局部變量在使用前是否有賦值，方法的每條路徑是否都有返回值，是否所有的受查異常都被正確處理了等問題．
3.解語法糖：
Java中最常用的語法糖主要是前面提到過的泛型，變長參數(shù)，自動裝箱／拆箱等，虛擬機(jī)運(yùn)行時(shí)并不支持這些語法糖，它們在編譯階段還原回簡單的基礎(chǔ)語法結(jié)構(gòu)，這個(gè)過程稱為解語法糖．
4.字節(jié)碼生成：
字節(jié)碼生成階段不僅僅是把前面各個(gè)步驟生成的信息(語法樹，符號表)轉(zhuǎn)化成字節(jié)碼寫到磁盤中，編譯器還進(jìn)行了少量的代碼添加和轉(zhuǎn)換工作.
例如，之前的文章提到過的實(shí)例構(gòu)造器<init>()方法和類構(gòu)造器<clinit>()方法就是在這個(gè)階段添加到語法樹之中的．
完成對語法樹的遍歷和調(diào)整之后，就會把填充了所有所需信息的符號表交給com.sun.tools.javac.jvm.ClassWriter類，由這個(gè)類的writeClass()方法輸出字節(jié)碼，生成最終的Class文件，到此為止整個(gè)編譯過程宣告結(jié)束．
Java語法糖
泛型與類型擦除
泛型可謂是Java中最常用的幾個(gè)語法糖中的一個(gè)，但是Java中的泛型和C++中的語法糖不一樣，它只存在于程序代碼中，在經(jīng)過編譯之后的Class文件中，便不再存在．
那我們是如何獲取到泛型傳入的參數(shù)化類型呢？
這就涉及到Class文件中的Signature，LocalVariableTypeTable等屬性了．其中Signature是最重要的一項(xiàng)屬性，它的作用就是存儲一個(gè)方法在字節(jié)碼層面的特征簽名，這個(gè)屬性中保存的參數(shù)類型并不是原生類型，而是包括了參數(shù)化類型的信息．修改后的虛擬機(jī)規(guī)范要求所有能識別49.0以上版本的Class文件的虛擬機(jī)都要能正確地識別Signature參數(shù)．
自動裝箱，拆箱與遍歷循環(huán)
自動裝箱，拆箱在編譯之后被轉(zhuǎn)化成了對應(yīng)的包裝和還原方法，而遍歷循環(huán)則把代碼還原成了迭代器的實(shí)現(xiàn)，這也是為何遍歷循環(huán)需要被遍歷的類實(shí)現(xiàn)Iterable接口的原因．變長參數(shù)呢，在調(diào)用的時(shí)候變成了一個(gè)數(shù)組類型的參數(shù)．
條件編譯
Java中進(jìn)行條件編譯的方式是，使用條件為常量的if語句．在編譯時(shí)，會把分支中不成立的代碼塊消除掉．
總結(jié)
可以看到，其實(shí)編譯器并沒有進(jìn)行什么優(yōu)化，而只是解語法糖，去掉不需要的代碼而已．代碼的優(yōu)化實(shí)際上主要是在運(yùn)行期完成，后面我們會寫一篇文章專門來介紹編譯器優(yōu)化．
