Java是否必须编译为字节码？答案

【问题标题】：Does Java have to be compiled to bytecode?Java是否必须编译为字节码？
【发布时间】：2018-05-13 01:07:57
【问题描述】：

Java 语言规范是否要求将 Java 编译为 Java 字节码？

据我了解，情况并非如此：

JLS 1

编译时间通常包括将程序翻译成与机器无关的字节码 [representation.

[...]

Java 编程语言通常编译为字节码指令 Java 虚拟机规范、Java SE 中定义的集合和二进制格式 9 版。

（强调我的）

我在规范中找不到任何其他提及“字节码”或“字节码”的地方。

这是否意味着所有字节码操作在技术上都没有被 JLS 定义的“Java 语言”所涵盖，并且在技术上依赖于实现细节？

【问题讨论】：

有待验证，但这可能是在 JVM 规范中，而不是在语言规范中。另外，从 Java 9 开始，JShell（我认为是这个名字）允许在 shell 中执行 java 代码，而无需编译。
@AxelH "this" 是字节码操作？我不认为 JVM 规范可以指定 Java 必须被编译为 Java 字节码。
确实，Java 语言可以以任何方式编译。尽管JVM specification 确实涵盖了字节码。 “Java 虚拟机对 Java 编程语言一无所知，只知道一种特定的二进制格式，即类文件格式。类文件包含 Java 虚拟机指令（或字节码）和符号表，以及其他辅助信息。”
@AxelH 我还没有检查过 JShell，但这不就是 JDK 发行版的产物吗？此外，仅仅因为没有明确的编译为字节码的步骤并不意味着 Jshell 不能这样做。
@phant0m 我发现在使用它的工具上找到字节码规范更符合逻辑。你能详细说明“”this“是字节码操作吗？”我不明白。（JShell 仅供参考，这很可能是编译的，但以他自己的方式）

标签： java bytecode jls language-implementation

【解决方案1】：

您注意到了，“正常”一词以及 JLS 中没有任何字节码描述的目的是为了将 Java 编程语言定义为尽可能独立于执行环境。不过，这并不容易：

Relationship to Predefined Classes and Interfaces

如上所述，本规范通常引用 Java SE 平台 API 的类。特别是，某些类与 Java 编程语言有着特殊的关系。示例包括诸如Object、Class、ClassLoader、String、Thread 等类，以及包java.lang.reflect 中的类和接口等。本规范限制了此类类和接口的行为，但没有为它们提供完整的规范。读者可参考 Java SE 平台 API 文档。

因此，本规范没有详细描述反射。许多语言结构在核心反射 API (java.lang.reflect) 和语言模型 API (javax.lang.model) 中都有类似物，但这里通常不讨论这些。例如，当我们列出可以创建对象的方式时，我们通常不包括 Core Reflection API 可以完成此操作的方式。读者应该了解这些额外的机制，即使它们没有在文中提及。

所以 Java 编程语言不仅仅是 JLS，它还是 Java SE 平台 API。在那里，我们有提到的ClassLoader 类的defineClass 方法，接受类文件格式的输入。因此，即使我们使用字节码格式的类文件以外的其他部署方式，完全兼容的环境也必须在此支持该格式。请注意，Java 9 引入了 another method accepting input in the class file format，它甚至不需要反射或实现自定义类加载器。

这排除了 JavaME，它没有 JLS 提到的这些 API 工件，否则，我们已经有一个 Java 环境不支持字节码操作的示例。

但这仍然不能完全回答字节码操作是否是非语言的问题，说到 JavaSE 或 EE。即使标准 API 提供了对字节码格式的支持，字节码操作也取决于实现细节，要么是不强制支持的 Instrumentation API，要么通过处理已部署形式的已编译类文件，如文件层次结构、jar 文件或模块文件，都不能保证是应用程序的部署形式（如开头所述）。因此，确实不可能实现保证与每个可能的 Java 环境一起使用的字节码操作工具，尽管您必须竭尽全力创建一个 @ 987654323@…

【讨论】：

我目前正在浏览 JLS，目前正在阅读 JLS 第 12 章和第 13 章。它还讨论了类加载器，以及从 JVM 的角度总体上关于 Java 程序的执行，尽管它没有明确说它必须在一个上运行。这似乎进一步强调了您的观点，即“这并不容易”

【解决方案2】：

JSL 不必知道 JVM 将如何读取它，它只描述 Java 语言。 JDK中提供的编译器（JAVAC）做链接，但它不是语言本身的一部分

Oracle 的 JDK 软件包含一个从 Java 编程语言编写的源代码到 Java 虚拟机指令集的编译器

在The Java™ Programming Language Compiler,，我们可以找到相同的解释：

Java 编程语言编译器 javac 读取用 Java 编程语言编写的源文件，并将它们编译成字节码类文件。或者，编译器还可以使用 Pluggable Annotation Processing API 处理在源文件和类文件中找到的注释。编译器是一个命令行工具，但也可以使用 Java Compiler API 调用。 编译器接受 Java 语言规范 (JLS) 定义的源代码并生成 Java 虚拟机规范 (JVMS) 定义的类文件。

所以 JAVAC 命令主要是规范之间的桥梁。

输入：JLS 中的 .java 描述
输出：JVMS 中的 .class 描述。

您可以通过查看Jave Virtual Machine Specification 找到一些信息。

Java 虚拟机对 Java 编程语言一无所知，只知道一种特定的二进制格式，即类文件格式。类文件包含 Java 虚拟机指令（或字节码）和符号表，以及其他辅助信息。

（我想找到相反的说法，Java语言对Java虚拟机语言一无所知......）

在该规范的后面，我们发现了有关类格式以及语言如何翻译成该指令列表的更多信息。

从JAVA编译到字节码：Chapter 3. Compiling for the Java Virtual Machine,
下一章中的.class 格式：Chapter 4. The class File Format 。

【讨论】：