Java の HelloWorld 原理の分析

Java を学習するときに最初に使用するプログラムは「hello world」です。以下はサンプルコードを通して Java HelloWorld の原理を分析したもので、興味のある友達は一緒に学ぶことができます

Java を学ぶための最初のプログラムは "hello world" です

 public class HelloWorld {
   public static void main(String[] args) {
     System.out.println("hello world");
   }
}

上記のプログラムはどのようにして "hello world" を出力しますか。画面上ではどうですか？これが本来説明しようとしていたもの、つまり System.out.println("hello world") の原理です。

まず System.out.println のプロセスを見てみましょう。まず、System.java の out の定義を見てみましょう。ソース コードは次のとおりです。

public final class System {
   ... 
   public final static PrintStream out = null; 
   ...
 }

そこから、

(01) out が System.java の static変数 であることがわかります。

(02) そして、出力は PrintStream オブジェクトであり、PrintStream.java には多くのオーバーロード println() メソッドがあります。

OK、out が PrintStream オブジェクトであることがわかりました。次に、それがどのように初期化され、それが画面出力にどのように関連しているかを見てみましょう。

まず、System.java の initializeSystemClass() メソッドを見てみましょう。

1.initializeSystemClass() のソース コードは次のとおりです: out 部分を赤でマークします

 private static void initializeSystemClass() {
   props = new Properties();
   initProperties(props); // initialized by the VM
   sun.misc.VM.saveAndRemoveProperties(props);
   lineSeparator = props.getProperty("line.separator");
   sun.misc.Version.init();
   FileInputStream fdIn = new FileInputStream(FileDescriptor.in);
   FileOutputStream fdOut = new FileOutputStream(FileDescriptor.out);
   FileOutputStream fdErr = new FileOutputStream(FileDescriptor.err);
   setIn(new BufferedInputStream(fdIn));
   setOut0(new PrintStream(new BufferedOutputStream(fdOut, 128), true));
   setErr0(new PrintStream(new BufferedOutputStream(fdErr, 128), true));
   loadLibrary("zip");
   Terminator.setup();
   sun.misc.VM.initializeOSEnvironment();
   Thread current = Thread.currentThread();
   current.getThreadGroup().add(current);
   setJavaLangAccess();
   sun.misc.VM.booted();
 }

上記の赤いコード部分のみに注意する必要があります: つまり

FileOutputStream fdOut = new FileOutputStream(FileDescriptor.out);
setOut0(new PrintStream(new BufferedOutputStream(fdOut, 128), true));

これら 2 つの文を次のステップに分割します:

ステップ 1 FileDescriptor fd = FileDescriptor.out;

ステップ 2 FileOutputStream fdOut = new FileOutputStream(fd);

ステップ 3 BufferedOutputStream bufOut = new BufferedOutputStream(fdOut, 128);

ステップ 4 PrintStream ps = new PrintStream( bufout, true);

ステップ 5 setOut0(ps);

手順:

(01) ステップ 1、FileDescriptor.java で静的メンバーを取得します。out は FileDescriptor オブジェクトであり、実際には「標準出力」の識別子です。 （画面）"。

FileDescriptor.java内のFileDescriptor.outに関するコードは以下の通りです:

 public final class FileDescriptor {
    private int fd;
   public static final FileDescriptor out = new FileDescriptor(1);
   private FileDescriptor(int fd) {
     this.fd = fd;
     useCount = new AtomicInteger();
   }
   ...
 }

(02)「標準出力(画面)」に対応する「ファイル出力ストリーム」を作成します。

(03) 「ファイル出力ストリーム」に対応する「バッファ出力ストリーム」を作成します。その目的は、「ファイル出力ストリーム」に「バッファリング」機能を追加することです。

(04) 「バッファ出力ストリーム」に対応する「印刷出力ストリーム」を作成します。その目的は、出力を便利かつ迅速に印刷できるように、print()、println()、printf(); などの「バッファー出力ストリーム」に便利な印刷 インターフェース を提供することです。

(05) SetOut0(ps);

次に、ステップ5のsetOut0(ps)を解析します。 System.java の setOut0() の宣言を次のように確認してください:

private static native void setOut0(PrintStream out);

そこから、setOut0() がネイティブ メソッドであることがわかります。 openjdk を通じて、次のように対応するソース コードを見つけることができます:

 JNIEXPORT void JNICALL
 Java_java_lang_System_setOut(JNIEnv *env, jclass cla, jobject stream)
 {
   jfieldID fid =
     (*env)->GetStaticFieldID(env,cla,"out","Ljava/io/PrintStream;");
   if (fid == 0)
     return;
   (*env)->SetStaticObjectField(env,cla,fid,stream);
 }

説明:

これは JNI関数 です。簡単な分析を行ってみましょう。

(01) 関数名

JNIEXPORT void JNICALL Java_java_lang_System_setOut0(JNIEnv *env, jclass cla, jobject stream)

Java_java_lang_System_setOut0(JNIEnv *env, jclass cla, jobject stream) は、System.java の setOut0(PrintStream out) に関連付けられます。パラメータoutに対応します。簡単に言うと、setOut0() を呼び出すと、実際には Java_java_lang_System_setOut0() を呼び出します。

(02) jfieldID fid = (*env)->GetStaticFieldID(env,cla,"out","Ljava/io/PrintStream;");

この文の機能は、System の静的メンバーを取得することです。 .java out の jfieldID、「Ljava/io/PrintStream;」は、out が java.io.PrintStream オブジェクトであることを示します。

outのjfieldIDを取得する目的は、「outのjfieldID」を操作してoutの値を変更する必要があることです。

(03) (*env)->SetStaticObjectField(env,cla,fid,stream);

この文の機能は、fid に対応する静的メンバーの値を設定することです (fid は out の jfieldID です)ストリームへ。

stream は Java_java_lang_System_setOut0() に渡すパラメータであり、これは setOut0 に渡されるパラメータです。

以上をまとめると。 setOut0(PrintStream ps) の機能は、ps を System.java の out 静的変数に設定することであることがわかります。

前述したように、FileDescriptor.outはマシンの「標準出力（画面）」のファイル識別子です。一般に、ファイル識別子は FileDescriptor.out で表される「標準出力」として理解できます。

そのため、initializeSystemClass()では、上記の5つの手順で「FileDescriptor.out」をカプセル化します。カプセル化された System.in には、バッファリング機能と、print()、println()、printf() などの便利な操作インターフェイスの両方が備わっています。

以上がJava の HelloWorld 原理の分析の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。