01。Javac是什麼？
Javac是一種編譯器，能將一種語言規範轉化為另一種語言規範。Javac的任務就是將Java原始碼語言轉化成JVM能夠識別的一種語言，JVM會將JVM語言轉化成當前這個機器能夠識別的機器語言。
Javac的任務就是將Java原始碼成Java位元組碼，也就是JVM能夠識別二進位制碼。從表面上看就是上面的部分將。java檔案轉成。class檔案，而實際上是將Java的原始碼轉化成一連串二進位制數字，這些二進位制數字是有格式的，只有JVM能夠正確識別他們到底表達了什麼意思。
02。Javac編譯器的基本架構
Javac的作用是將符合規範原始碼轉化成為位元組碼，需要哪些過程呢？我們可以複習一下大學時候的編譯原理知識。
如何編譯程式呢？
1。詞法分析：主要是讀取原始碼，一個位元組為一節地讀取進來，找些那些是語言的關鍵字例如，if、else等。詞法分析就是從原始碼中找出一些規範化的Token流，一個形象的比如就是人類能分清楚一個句子的單詞和標點符號。
2。語法分析：檢查這些關鍵詞組合在一起是不是符合Java規範，如在if後面是不是跟著布林表示式，就像人類能分清楚一個句子的主語謂語賓語，檢查是否符合語法。語法分析的結果就是形成一個Java語言規範的抽象語法樹。
3。語義分析：將一些複雜難懂的語法轉化為簡單易懂的語法。這個過程對應於將複雜難懂的文言文轉化為白話文。語義分析的結果是將複雜難懂的語法轉化為最簡單的語法，對應於Java，可以將註解等轉化為抽象語法樹。
最後是程式碼生成將抽象語法樹生成位元組碼，可以對應於人類的將中文轉化為英文組合成新的句子。
03。Javac原理分析
詞法分析器
我們可以透過一個簡單的Java類來進行詞法分析。
我們可以呼叫com。sun。tools。javac。main。Main類來實現手動編譯指定的類。
Javac的主要詞法分析器的結構類是com。sun。tools。javac。parser。Lexer，這個預設實現類是com。sun。tools。javac。parser。Scanner，這個類會逐步讀取Java源程式的單個字元，然後解析出符合Java語言規範的Token序列。所設計的類如下圖：
這兩個Factory生成兩個介面類的Scanner和JavacParser，JavacParser規定哪些詞是符合Java語言規範規定，而具體讀取和歸類不同的詞法操作由Scanner完成，Token規定了完成Java語言的合法關健詞，Names用來儲存和表示解析後的詞法。
詞法分析額過程是在JavacParser的parseCompilationUnit（）方法中完成，主要程式碼如下：
這段程式碼表示從原始檔的一個字元開始，按照Java語法規範依次出現packege、import、類定義，以及屬性和方法定義等，最後構建一個抽象的語法樹。
詞法分析器的分析結構就是將這個列中的所有關鍵詞匹配到Token類中的所有項中的任何一項。上述程式碼分析的Token流是：
這裡有兩個關鍵點是：Javac是如何分辨這一個個Token的呢？還有就是Javac如何知道啊哪些字元組合在一起就是一個Token的呢？
第一個問題的答案是這樣的：Javac在進行詞法分析時會由javacParser根據Java語言規範來控制什麼順序、什麼地方應該出現什麼Token。
判斷當前的Token是不是Token。PACKAGE，使用qualident方法。這個方法的原始碼是：
上述程式碼的執行流程如下：
透過上圖，我們明白了Token的順序規則，之後我們來解決下一個問題，如何判斷哪些字元組合是一個Token 的規則是在Scanner的nextToken方法中定義，沒呼叫一次這個方法會構成一個Token，而這個Token必須是com。sun。tools。javac。parser。Token中的任何元素之一。
那麼如何將讀取每個token轉化呢？這個任務是在com。sun。tools。javac。parser。Keywords類中完成，Keywords負責將所有字元集合對應到Token集合中。
字元集合到Token轉換相關的類關係如下圖
每個字元集合都會是一個Name物件，所有的Name物件都儲存在Name。Table這個內部類中，這個類也就是對應的這類的符號表。而Keywords會將Token的對應關係，這個關係儲存在Keywords類的key陣列中，這個key陣列只儲存了在com。sun。tools。javac。parser。Token類中定義的所有Token到Name物件的關係，而其他的所有字元集合Keywords都會將它對應到Token。IDENTIFIER型別。
字元集合轉化成Name物件，Name物件對應到Token的轉換關係如下圖；
語法分析器
語法分析器是將詞法分析器分析的Token流建成更加結構化的語法樹，也就是將一個個單片語裝成一句話，一個完整的語句。
Javac的語法樹使得Java原始碼更加結構化，這種結構化可以為後面進一步處理提供方便。每個語法書上的節點都是com。sun。tools。javac。tree。JCTree的一個例項。
關於語法規則是：
1。每一個語法節點都會實現一個介面xxxTree，這個介面繼承自com。sun。source。tree。Tree介面。
2。每個語法節點都是com。sun。tools。javac。tree。JCTree的子類，並且會實現第一節點中的xxxTree介面類，這個類的名稱類似於JCxxx。
3。所有的JCxxx類都作為一個靜態內部類定義在JCTree類中。
JCTree類中有如下三個重要的屬性項：
1。Tree tag：每個語法節點都會用一個整形常數表示，並且每個節點型別的數值是在其哪一個的基礎上加1，頂層節點TOPLEVEL是1，而IMPORT節點等於TOPLEVEL加1，等於2。
2。pos：也是一個整數，它儲存的是這個語法節點在原始碼中的起始位置，一個檔案的位置是0，而-1表示不存在。
3。type：它表示的是這個節點是什麼Java型別，如是int、float還是String。
在package的詞法分析的過程是
這行程式碼會呼叫TreeMaker類，根據Name物件構建成一個JCIdent語法節點，如果多幾目錄，將構建成JCFieldAccess語法節點，JCFieldAccess節點可以是巢狀關係。
整個JCImport節點的語法樹如下：
Import節點解析完成之後就是類的body，類包含interface、class、enum，下面是以class為例來介紹class是如何解析成一顆語法樹的。
第一個Token是Token。CLASS這個累的關鍵詞，接下來是一個使用者自定義的Token。IDENTIFIER，這個Token是類名。
最後解析整個classBody解析的結果儲存在list集合中，最後將會把這些子節點新增到JCClassDeca這顆class樹中。
下面的程式碼為例：
這段程式碼對應的語法樹如下：
上面的語法樹去掉了一些節點型別。在將這個類解析完成之後，會將這個類節點新增到這個類對應的包路徑的頂層節點中，這個頂層節點是JCCompilationUnit。JCCompilationUnit持有以package作為pid和JCClassDec1的集合，這個整個java檔案被解析完成，這顆完整的語法樹如下：
關於語法分析的一點需要說明的是，所有語法節點的生成樹都是在TreeMaker類中完成的，TreeMaker實現了在JCTree。Factory介面中定義的所有節點的構成方法。
語義分析器
在語法書的基礎上進一步處理，例如給類新增預設的構造器函式，檢查變數在使用前是否已經初始化，將一些常量進行合併處理，檢查操作變數型別是否匹配，檢查所有的操作資料是否可達，檢查checked exception異常是否已經捕獲或者破除，解除Java語法糖等。
將在Java類中的符號輸入到符號表中主要由com。sun。tools。javac。comp。Enter類來完成，這個類主要完成以下兩個步驟：
1。將所有類中出現的符號輸入到類自身的符號表中，所有類符號、類的引數型別符號、超類符號和繼承的介面型別符號等都儲存到一個未處理的列表中。
2。將這個未處理列表中所有的類都解析到各自的類符號列表中，這個操作是在MemberEnter。complete（）中完成。
在上面的Yufa類中，會新增一個無參建構函式。
接下來使用com。sun。tools。javac。comp。Attr檢查語法的合法性進行邏輯判斷：
1。變數的型別是否匹配
2。變數在使用前是狗已經初始化
3。能夠推匯出泛型方法的引數型別
4。字串常量的合併
例如：
經過解析後，原始碼變成：
這裡將兩個字串合併成一個字串。
在標註完成以後，由com。sun。tools。javac。comp。Flow完成資料流分析，主要完成的工作如下：
1。檢查變數的使用前時候已經被正確賦值，除了Java的原始型別，其他像String型別和物件的引用都必須在使用前先賦值
2。保證final修飾的變數不會被重複複製。
3。要確定方法的返回值型別
4。所有的CheckedException都要捕獲或者向上丟擲。
5。所有的語句都要被執行到。
語義分析的足後一個步驟是執行com。sun。tools。javac。comp。Flow，這就是在進一步對語法樹進行語義分析，如消除一些無用的程式碼；去除永不真的條件判斷；解除一些語法糖，型別的自動轉化操作。
一些例子如下：
型別轉化：
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