编译期优化

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对效率的追求是程序员天生的坚定信仰

编译期的前端（如Sun的Javac）把*.java文件转化成*.class文件，后端运行期编译器（JIT编译器，如HotSpot VM的C1、C2编译器）把字节码转化成机器码，静态提前编译器（GCJ）直接把*.java文件编译为本地机器代码，本文所讲的都是前端编译部分

Javac并没有优化措施，对性能的优化多集中在后端的即时编译器中，但Javac做了优化措施来改善程序员的编码风格和提高编码效率，许多新生Java“语法糖”，如泛型、内部类，是靠前端编译器实现的，而不是依赖虚拟机的底层改进，且本身就是由Java编写的，为分析源码提供便利。语言编译器竟然是由语言本身完成，称为自举，这似乎让自己有点明白了中最后两章自制编译器，即最开始使用X语言（如Fortran）实现Y语言（如Pascal）的编译器，即解决鸡与蛋的问题，即使用其它语言构建出我们的第一版编译器，之后成熟以后，就可以完全使用已经生成好的编译器来编译出我们的新编译器

编译过程大概分成三步

  • 解析与填充符号表：解析分为词法分析和语法分析，词法分析是将源代码的字符流转变为Token集合，Token指的是关键词、变量名、字面量、运算符等，词法分析由javac.parser.Scanner类完成；语法分析则根据Token序列构造抽象语法树，具体可参见，语法分析由javac.parser.Parser类完成，生成的抽象语法树由javac.tree.JCTree类表示
  • 插入式注解处理器的注解处理：编写注解处理器参见第20章 注解，如果这些注解处理器在处理注解期间对语法树进行了修改，编译器将回到上一步骤重新处理，直到不再对语法树进行修改为止，每次循环成为一个Round
  • 分析和字节码生成：语法分析形成的抽象树能表示正确的源程序抽象，但不代表符合语言规定的语义，因此要进行语义分析，而语义分析必须限定在具体的语言和具体的上下文环境中

Javac的语义分析过程分为标注检查和控制流分析两个步骤

  • 标注检查：变量是否已被申明过，变量与赋值之间的数据类型是否匹配等，除此之外，还有一个常量折叠步骤，比如int a = 1 + 3，在这个步骤之后，语法树上就会呈现出int a = 3，因此在运行期间并不会增加CPU指令，由javac.comp.Attr和javac.comp.Check类实现
  • 数据及控制流分析：程序局部变量再使用前是否有赋值、方法的每条路径是否都是有返回值、是否所有的受查异常都正确处理等，局部变量的final不变性是由编译器在编译期间保障，而不是在运行期，因为有无final得到的Class文件都是一样，由javac.comp.Flow实现？？？

语法糖对语言的功能并没有影响，但更方便程序员使用，增加程序的可读性，减少出错的可能性。Java是低糖语言，主要语法糖有泛型、变长参数、自动装箱/拆箱等，这些语法糖在编译期间会被还原为简单的基础语法结构，因为JVM并不支持这些语法，由javac.comp.TransTypes类和javac.comp.Lower类完成

最后一个阶段是字节码生成，这个阶段把前面步骤产生的信息转化为字节码写入到磁盘中，除此之外，编译器还进行了少量的代码添加和转换工作，由javac.jvm.Gen类实现，实例构造器<init>()方法和类构造器<clinit>()方法就是在这个阶段添加到语法树之中的（这里的实例构造器并不是指默认的构造函数，而是指我们自己重载的构造函数，如果用户代码中没有提供任何构造函数，那编译器会自动添加一个没有参数、访问权限与当前类一致的默认构造函数，这个工作在填充符号表阶段就已经完成了）？？？把字符串的加操作替换为StringBuffer或StringBuilder的append()就是在这个步骤完成

Java的泛型只在程序源码中存在，在编译后的字节码文件中，就已经替换成原来的原生类型（如整型、字节型，区别于引用类型），实现Java泛型的方法称为类型擦除，这种泛型称为伪泛型，下面是自动装箱的一个陷阱

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public class test {
    public static void main(String[] agrs){
        Integer a = 1;
        Integer b = 2;
        Integer c = 3;
        Integer d = 4;
        Integer e = 321;
        Integer f = 321;
        Long g = 3L;
        System.out.println(c == d);//指向同一个对象
        System.out.println(e == f);//值大于127，不同地址
        System.out.println(c == (a + b));//自动拆箱，比较数值
        System.out.println(c.equals(a + b));//类型和值都相同
        System.out.println(g == (a + b));//自动拆箱，比较数值
        System.out.println(g.equals(a + b));//值相同，类型不同
    }
}

true
false
true
true
true
false

“==”运算：如果是基本数据类型，则直接对值进行比较，如果是引用数据类型，则是对他们的地址进行比较（但是只能比较相同类型的对象，或者比较父类对象和子类对象。类型不同的两个对象不能使用==）。包装类在不遇到算术运算的情况下不会自动拆箱

Object中qeuals的源码发现，它的实现也是对对象的地址进行比较，此时它和”==”的作用相同。而JDK类中有一些类覆盖了Object类的equals()方法，比较规则为：如果两个对象的类型一致，并且内容一致，则返回true,这些类有：java.io.file、java.util.Date、java.lang.string、包装类（Integer,Double等）

nteger使用一个内部静态类中的一个静态数组保存了-128-127范围内的数据，静态数组在类加载以后是存在方法区，并不是什么常量池。在自动装箱的时候，首先判断要装箱的数字的范围，如果在-128-127的范围则直接返回缓存中已有的对象，否则new一个新的对象。其他的包装类也有类似的实现方式