Java语言的“编译期”其实是一段“不确定”的操作过程，因为它可能是指一个前端编译器（其实叫“编译器的前端”更准确一些）把 .java文件转变成.class文件的过程；也可能是指虚拟机的后端运行期编译器（JIT编译器，Just In Time Compiler）把字节码转变成机器码的过程；还可能是指使用静态提前编译器（AOT编译器，Ahead Of Time Compiler）直接把.java文件编译成本地机器代码的过程。下面列举了这3类编译过程中一些比较有代表性的编译器。
- 前端编译器：Sun的Javac、Eclipse JDT中的增量式编译器（ECJ）。
- JIT编译器：HotSpot VM的C1、C2编译器。
- AOT编译器：GNU Compiler for the Java（GCJ）、Excelsior JET。
这3类过程中最符合大家对Java程序编译认知的应该是第一类，接下来的讨论中也只涉及第一类编译过程。
Javac编译器
Javac编译器不像HotSpot虚拟机那样使用C++语言（包含少量C语言）实现，它本身就是一个由Java语言编写的程序。
Javac的源码与调试
Javac的源码存放在JDK_SRC_HOME/langtools/src/share/classes/com/sun/tools/javac中，除了JDK自身的API外，就只引用了JDK_SRC_HOME/langtools/src/share/classes/com/sun/*里面的代码，调试环境建立起来简单方便，因为基本上不需要处理依赖关系。
以Eclipse IDE环境为例，先建立一个名为“Compiler_javac”的Java工程，然后把JDK_SRC_HOME/langtools/src/share/classes/com/sun/*目录下的源文件全部复制到工程的源码目录中。
Eclipse中的Javac工程
导入代码期间，源码文件“AnnotationProxy Maker.java”可能会提示“Access Restriction”，被Eclipse拒绝编译。AnnotationProxyMaker被拒绝编译
这是由于Eclipse的JRE System Library中默认包含了一系列的代码访问规则（Access Rules），如果代码中引用了这些访问规则所禁止引用的类，就会提示这个错误。可以通过添加一条允许访问JAR包中所有类的访问规则来解决这个问题。设置访问规则
导入了Javac的源码后，就可以运行com.sun.tools.javac.Main的main（）方法来执行编译了，与命令行中使用Javac的命令没有什么区别，编译的文件与参数在Eclipse的“Debug Configurations”面板中的“Arguments”页签中指定。
从Sun Javac的代码来看，编译过程大致可以分为3个过程，分别是：
- 解析与填充符号表过程。
- 插入式注解处理器的注解处理过程。
- 分析与字节码生成过程。
Javac的编译过程
Javac编译动作的入口是com.sun.tools.javac.main.JavaCompiler类，上述3个过程的代码逻辑集中在这个类的compile（）和compile2（）方法中，整个编译最关键的处理就由图中标注的8个方法来完成。
解析与填充符号表
解析步骤包括了经典程序编译原理中的词法分析和语法分析两个过程。
1.词法、语法分析
词法分析是将源代码的字符流转变为标记（Token）集合，单个字符是程序编写过程的最小元素，而标记则是编译过程的最小元素，关键字、变量名、字面量、运算符都可以成为标记，如“int a=b+2”这句代码包含了6个标记，分别是int、a、=、b、+、2，虽然关键字int由3个字符构成，但是它只是一个Token，不可再拆分。在Javac的源码中，词法分析过程由com.sun.tools.javac.parser.Scanner类来实现。
语法分析是根据Token序列构造抽象语法树的过程，抽象语法树（Abstract SyntaxTree,AST）是一种用来描述程序代码语法结构的树形表示方式，语法树的每一个节点都代表着程序代码中的一个语法结构（Construct），例如包、类型、修饰符、运算符、接口、返回值甚至代码注释等都可以是一个语法结构。
抽象语法树结构视图
2.填充符号表
完成了语法分析和词法分析之后，下一步就是填充符号表的过程。符号表（Symbol Table）是由一组符号地址和符号信息构成的表格，读者可以把它想象成哈希表中K-V值对的形式（实际上符号表不一定是哈希表实现，可以是有序符号表、树状符号表、栈结构符号表等）。符号表中所登记的信息在编译的不同阶段都要用到。在语义分析中，符号表所登记的内容将用于语义检查（如检查一个名字的使用和原先的说明是否一致）和产生中间代码。在目标代码生成阶段，当对符号名进行地址分配时，符号表是地址分配的依据。
在Javac源代码中，填充符号表的过程由com.sun.tools.javac.comp.Enter类实现，此过程的出口是一个待处理列表（To Do List），包含了每一个编译单元的抽象语法树的顶级节点，以及package-info.java（如果存在的话）的顶级节点。
注解处理器
在JDK 1.5之后，Java语言提供了对注解（Annotation）的支持，这些注解与普通的Java代码一样，是在运行期间发挥作用的。
有了编译器注解处理的标准API后，我们的代码才有可能干涉编译器的行为，由于语法树中的任意元素，甚至包括代码注释都可以在插件之中访问到，所以通过插入式注解处理器实现的插件在功能上有很大的发挥空间。只要有足够的创意，程序员可以使用插入式注解处理器来实现许多原本只能在编码中完成的事情。
在Javac源码中，插入式注解处理器的初始化过程是在initPorcessAnnotations（）方法中完成的，而它的执行过程则是在processAnnotations（）方法中完成的，这个方法判断是否还有新的注解处理器需要执行，如果有的话，通过com.sun.tools.javac.processing.JavacProcessingEnvironment类的doProcessing（）方法生成一个新的JavaCompiler对象对编译的后续步骤进行处理。
语义分析与字节码生成
语法分析之后，编译器获得了程序代码的抽象语法树表示，语法树能表示一个结构正确的源程序的抽象，但无法保证源程序是符合逻辑的。而语义分析的主要任务是对结构上正确的源程序进行上下文有关性质的审查，如进行类型审查。
定义语句：
int a=1；
boolean b=false；
char c=2；后续可能出现的赋值运算：
int d=a+c；
int d=b+c；
char d=a+c；后续代码中如果出现了如上3种赋值运算的话，那它们都能构成结构正确的语法树，但是只有第1种的写法在语义上是没有问题的，能够通过编译，其余两种在Java语言中是不合逻辑的，无法编译（是否合乎语义逻辑必须限定在具体的语言与具体的上下文环境之中才有意义。如在C语言中，a、b、c的上下文定义不变，第2、3种写法都是可以正确编译）。
1.标注检查
Javac的编译过程中，语义分析过程分为标注检查以及数据及控制流分析两个步骤，分别由图中所示的attribute（）和flow（）方法（分别对应中的过程3.1和过程3.2）完成。
标注检查步骤检查的内容包括诸如变量使用前是否已被声明、变量与赋值之间的数据类型是否能够匹配等。在标注检查步骤中，还有一个重要的动作称为常量折叠，如果我们在代码中写了如下定义：
int a=1+2；那么在语法树上仍然能看到字面量“1”、“2”以及操作符“+”，但是在经过常量折叠之后，它们将会被折叠为字面量“3”，如图10-7所示，这个插入式表达式（Infix Expression）的值已经在语法树上标注出来了（ConstantExpressionValue：3）。由于编译期间进行了常量折叠，所以在代码里面定义“a=1+2”比起直接定义“a=3”，并不会增加程序运行期哪怕仅仅一个CPU指令的运算量。
常量折叠
标注检查步骤在Javac源码中的实现类是com.sun.tools.javac.comp.Attr类和com.sun.tools.javac.comp.Check类。
2.数据及控制流分析
数据及控制流分析是对程序上下文逻辑更进一步的验证，它可以检查出诸如程序局部变量在使用前是否有赋值、方法的每条路径是否都有返回值、是否所有的受查异常都被正确处理了等问题。编译时期的数据及控制流分析与类加载时的数据及控制流分析的目的基本上是一致的，但校验范围有所区别，有一些校验项只有在编译期或运行期才能进行。
final语义校验
//方法一带有final修饰
public void foo（final int arg）{
final int var=0；
//do something
}
//方法二没有final修饰
public void foo（int arg）{
int var=0；
//do something
} 在这两个foo（）方法中，第一种方法的参数和局部变量定义使用了final修饰符，而第二种方法则没有，在代码编写时程序肯定会受到final修饰符的影响，不能再改变arg和var变量的值，但是这两段代码编译出来的Class文件是没有任何一点区别的，我们已经知道，局部变量与字段（实例变量、类变量）是有区别的，它在常量池中没有CONSTANT_Fieldref_info的符号引用，自然就没有访问标志（Access_Flags）的信息，甚至可能连名称都不会保留下来（取决于编译时的选项），自然在Class文件中不可能知道一个局部变量是不是声明为final了。
因此，将局部变量声明为final，对运行期是没有影响的，变量的不变性仅仅由编译器在编译期间保障。
3.解语法糖
语法糖（Syntactic Sugar），也称糖衣语法，是由英国计算机科学家彼得·约翰·兰达（Peter J.Landin）发明的一个术语，指在计算机语言中添加的某种语法，这种语法对语言的功能并没有影响，但是更方便程序员使用。
Java中最常用的语法糖主要是前面提到过的泛型（泛型并不一定都是语法糖实现，如C#的泛型就是直接由CLR支持的）、变长参数、自动装箱/拆箱等，虚拟机运行时不支持这些语法，它们在编译阶段还原回简单的基础语法结构，这个过程称为解语法糖。
在Javac的源码中，解语法糖的过程由desugar（）方法触发，在com.sun.tools.javac.comp.TransTypes类和com.sun.tools.javac.comp.Lower类中完成。
4.字节码生成
字节码生成是Javac编译过程的最后一个阶段，在Javac源码里面由com.sun.tools.javac.jvm.Gen类来完成。字节码生成阶段不仅仅是把前面各个步骤所生成的信息（语法树、符号表）转化成字节码写到磁盘中，编译器还进行了少量的代码添加和转换工作。
完成了对语法树的遍历和调整之后，就会把填充了所有所需信息的符号表交给com.sun.tools.javac.jvm.ClassWriter类，由这个类的writeClass（）方法输出字节码，生成最终的Class文件，到此为止整个编译过程宣告结束。
Java语法糖的味道
泛型与类型擦除
泛型是JDK 1.5的一项新增特性，它的本质是参数化类型（Parametersized Type）的应用，也就是说所操作的数据类型被指定为一个参数。这种参数类型可以用在类、接口和方法的创建中，分别称为泛型类、泛型接口和泛型方法。
Java语言中的泛型则不一样，它只在程序源码中存在，在编译后的字节码文件中，就已经替换为原来的原生类型（Raw Type，也称为裸类型）了，并且在相应的地方插入了强制转型代码，因此，对于运行期的Java语言来说，ArrayList＜int＞与ArrayList＜String＞就是同一个类，所以泛型技术实际上是Java语言的一颗语法糖，Java语言中的泛型实现方法称为类型擦除，基于这种方法实现的泛型称为伪泛型。
泛型擦除前的例子
public static void main（String[]args）{
Map＜String,String＞map=new HashMap＜String,String＞（）；
map.put（"hello"，"你好"）；
map.put（"how are you?"，"吃了没？"）；
System.out.println（map.get（"hello"））；
System.out.println（map.get（"how are you?"））；
}把这段Java代码编译成Class文件，然后再用字节码反编译工具进行反编译后，将会发现泛型都不见了，程序又变回了Java泛型出现之前的写法，泛型类型都变回了原生类型。
泛型擦除后的例子
public static void main（String[]args）{
Map map=new HashMap（）；
map.put（"hello"，"你好"）；
map.put（"how are you?"，"吃了没？"）；
System.out.println（（String）map.get（"hello"））；
System.out.println（（String）map.get（"how are you?"））；
} 由于Java泛型的引入，各种场景（虚拟机解析、反射等）下的方法调用都可能对原有的基础产生影响和新的需求，如在泛型类中如何获取传入的参数化类型等。因此，JCP组织对虚拟机规范做出了相应的修改，引入了诸如Signature、LocalVariableTypeTable等新的属性用于解决伴随泛型而来的参数类型的识别问题，Signature是其中最重要的一项属性，它的作用就是存储一个方法在字节码层面的特征签名，这个属性中保存的参数类型并不是原生类型，而是包括了参数化类型的信息。
自动装箱、拆箱与遍历循环
自动装箱、拆箱与遍历循环
public static void main（String[]args）{
List＜Integer＞list=Arrays.asList（1，2，3，4）；
//如果在JDK 1.7中，还有另外一颗语法糖 [1]
//能让上面这句代码进一步简写成List＜Integer＞list=[1，2，3，4]；
int sum=0；
for（int i：list）{
sum+=i；
}
System.out.println（sum）；
}自动装箱、拆箱与遍历循环编译之后
public static void main（String[]args）{
List list=Arrays.asList（new Integer[]{
Integer.valueOf（1），
Integer.valueOf（2），
Integer.valueOf（3），
Integer.valueOf（4）}）；
int sum=0；
for（Iterator localIterator=list.iterator（）；localIterator.hasNext（）；）{
int i=（（Integer）localIterator.next（））.intValue（）；
sum+=i；
}
System.out.println（sum）；
}自动装箱、拆箱在编译之后被转化成了对应的包装和还原方法，如本例中的Integer.valueOf（）与Integer.intValue（）方法，而遍历循环则把代码还原成了迭代器的实现，这也是为何遍历循环需要被遍历的类实现Iterable接口的原因。最后再看看变长参数，它在调用的时候变成了一个数组类型的参数，在变长参数出现之前，程序员就是使用数组来完成类似功能的。
自动装箱的陷阱
public static void main（String[]args）{
Integer a=1；
Integer b=2；
Integer c=3；
Integer d=3；
Integer e=321；
Integer f=321；
Long g=3L；
System.out.println（c==d）；
System.out.println（e==f）；
System.out.println（c==（a+b））；
System.out.println（c.equals（a+b））；
System.out.println（g==（a+b））；
System.out.println（g.equals（a+b））；
}
条件编译
许多程序设计语言都提供了条件编译的途径，如C、C++中使用预处理器指示符（#ifdef）来完成条件编译。C、C++的预处理器最初的任务是解决编译时的代码依赖关系（如非常常用的#include预处理命令），而在Java语言之中并没有使用预处理器，因为Java语言天然的编译方式（编译器并非一个个地编译Java文件，而是将所有编译单元的语法树顶级节点输入到待处理列表后再进行编译，因此各个文件之间能够互相提供符号信息）无须使用预处理器。
Java语言当然也可以进行条件编译，方法就是使用条件为常量的if语句。
Java语言的条件编译
public static void main（String[]args）{
if（true）{
System.out.println（"block 1"）；
}else{
System.out.println（"block 2"）；
}
}上述代码编译后Class文件的反编译结果：
public static void main（String[]args）{
System.out.println（"block 1"）；
} 只能使用条件为常量的if语句才能达到上述效果，如果使用常量与其他带有条件判断能力的语句搭配，则可能在控制流分析中提示错误，被拒绝编译。
Java语言中条件编译的实现，也是Java语言的一颗语法糖，根据布尔常量值的真假，编译器将会把分支中不成立的代码块消除掉，这一工作将在编译器解除语法糖阶段（com.sun.tools.javac.comp.Lower类中）完成。
