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作者黄小斜，斜杠青年，某985硕士，阿里 Java 研发工程师，于2018 年秋招拿到 BAT 头条、网易、滴滴等 8 个大厂 offer

个人擅长领域 ：自学编程、技术校园招聘、软件工程考研（关注公众号后回复”资料“即可领取 3T 免费技术学习资源）


Java代码需要编译成class文件然后运行在JVM中。

Javac是什么

javac是一种编译器，把java源代码转换成jvm能够识别的class文件。然后有JVM再把JVM语言转换成当前及其能够识别的机器语言。

Java语言屏蔽了目标及其相关的细节，语言执行和平台无关，这一特点让Java很流行，最大的体现就是Android使用java语言开发。

javac的任务是把Java源码编译成class字节码，表面上看是二进制数字流，实际上只有JVM能识别它的真正含义

javac编译器的基本结构

javac编译器的作用就是将符合Java语言规范的源代码转换成字节码。

1 首先，读取源代码，按字节读取，识别语法关键词比如if else等，判断其是否合法，这一步就是词法分析

词法分析的结果就是从代码中找出一些规范的token流。就像一句话我们要知道哪些是标点，动词，名词等。

2 接着，对这些token进行语法分析，这一步是检查这些关键词组合在一起是不是符合Java的语言规范，比如if后面是否是boolean表达式。类似英语中判断主谓宾关系是否正确。

语法分析的结果就是形成一个符合java规范的抽象语法树，它把语言的主要词法组织在一起，对这个语法树后面可以根据新的规则重组。这也是编译器的关键所在（重组成其他语言）

3 语义分析开始时已经不存在语法问题了，但是语义不一定正确，语义分析主要把复杂难懂的语法转为更简单的语法，类似于把文言文转换为白话文，或者注解一些成语。

也就是我们让一个句子既通顺又易懂。

语义分析的结果是复杂语法编程简单语法，比如foreach编程for循环，以及注解等，最后形成一个注解过后的抽象语法树。

4 最后，通过字节码生成器生成字节码，经过注解的抽象语法树生成字节码。就像是把中文翻译为英文

javac工作原理分析

词法分析器

生成token流

语法分析器

生成语法树

语义分析器

语法分析器生成的语法树太粗糙了，离字节码还有差距，我们要在此基础上做一些处理，比如给类加上默认构造函数，检查类型匹配，检查操作可达，检查异常和语法糖等。

这些操作完成后就可以按照这个完整的语法树生成字节码了。

实际上，ide就是利用语义分析，才能检查出我们代码中的错误。

代码生成器

1 将java方法中的代码块转化为符合JVM语法的命令格式，由于JVM是基于栈操作的，所以必须是入栈出栈的命令序列
。

2 按照JVM的文件组织个事将字节码输出到以class为扩展名的文件中。

设计模式值访问者模式

编译原理之自动机

在词法，语法分析的过程中，是如何进行的呢？一句话，程序语言是怎么形成的，其解析过程就是其“逆袭”的过程。

这就到了形式语言和自动机的舞台。

形式语言：按一定规律构成的句子或符号串的有限或无限的集合，是为了描述语言的一种理论模型。它只考虑语法，词法，而不考虑语义。

在形式语言中，有字母表，有状态集合，有从字母到字符串的规则，这其中包含，文法。字母表中的字母按照文法构成句子。文法又有不同的要求等级，对应的可以构成不同的语言，例如三型文法，构成正则语言。计算机语言学中为了识别文法构成的不同，引入自动机，把自动机作为语言识别器，用来研究各种形式语言。

总之，形式语言，自动机都是编译程序拿来检测程序设计语言的工具。我们只要明白这个就够了。