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假如我是面试官，从Hello World来考你

又是一年春招之时，在写完论文并提交盲审之后，我又开始了自己的学习总结之路。我想到了一个比较基础的题目（不喜勿喷），如果我是面试官，我一定会从这道问题展开面试。

问：请从结合下面一段代码，讲一下你所掌握的Java知识点，多多益善。

public class Demo {
    public Demo(){}
    public void print(){
        System.out.println("Hello world");
    }
    public static void main(String[] args) {
        Demo demo=new Demo();
        demo.print();
    }
}
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一段很普通的代码，结合这一普通的问题，我一开始确实想不到啥特殊的内容，但是仔细一想，里面的涉及到的Java基础内容却蛮多的。且听我慢慢道来：

1. Demo命名中的知识点

一般这个文件，我们会将其命名为Demo.java。一个Java文件中，可以有多个类，但只能有一个public类，并且public的类名必须与文件名一致。关于这一问题，《Think in Java》中有这样几段话：

每个编译单元（文件）都只能有一个public类，这表示每个编译单元都有单一的公共接口，用public类来表现。该接口可以按要求包含众多的支持包访问权限的类。如果在某编译单元内有一个以上的public类，编译器就会给出错误信息。（按照我的理解，每个类代表一个对象，在编译过程中，以该对象为主体展开，如果存在多个主体，编译器会报错）
public类的名称必须完全与含有编译单元的文件名相同，包含大小写，如果不匹配，同样将得到编译错误。（这就是规范问题了，就好像为啥那种生物叫鸡，另外一种生物叫鹅一样）
虽然不常用，但是编译单元内完全不带public类也是可能的。这种情况下，可以随意对文件命名。

当java源文件不存在public类时，会出现什么情况呢？

此时对该程序使用javac的编译命令时（这一过程其实还可以继续深入下去，此处先不展开），编译通过，在相应路径下产生三个.class文件。所以，一个Java文件中可以存在多个类，在编译时，会产生多个不同的.class文件，.class文件便是程序运行的数据来源。Java将public类作为每个编译单元的入口，只能有一个。当一个Java文件有多个非public类时，运行时需要对数据来源进行选择。

2. javac与java命令

前面提到了javac命令，通过javac Demo.java文件，可以生成Demo.class字节码文件，直接打开Demo.class字节码文件是一堆乱码，我们无从下手。为了得到Hello world的输出，需要使用java Demo的命令得到输出。通过javap反编译命令，可以得到字节码文件的详细内容。

这里面的内容就真的值得我们去深入研究学习了。但是目前我功力尚浅，还不能完全解释这些内容，所以不能大胆的去解释，害怕形成误导。需要注意的几点：例如invokespecial，invokevirtual，getstatic等内容需要注意，想要成为一名出色的Java程序员，这些东西是必须要学习的。**javac的编译过程主要涉及jdk中的一些处理操作，这些内容与编译原理高度相关。并未涉及到JVM的相关操作。**在编译之后，得到我们熟悉的字节码文件.class。使用java Demo过程，就是Java面试过程中常问的jvm相关内容。

在控制台输入java Demo时，会在内存区域创建一个Java虚拟机（JVM），JVM会将上述过程生成的Demo.class文件加载进方法区（1.8之后变为元数据区，放在直接内存中，但是仍然有相关的GC收集器进行管理）进行类加载过程，具体的有加载->验证->准备->解析->初始化->使用->卸载的过程。这部分在周志明老师的书中有专门的一部分进行了详细的解析。类加载过程详解

几个关键步骤：

1.验证：主要验证class文件的版本能不能兼容当前JVM版本，class文件是否满足jvm规范

2.准备：把类成员初始化为初始值(final的类变量除外)。final变量直接初始化为变量值。

3.解析：把符号引用解析为直接引用，符号引用就是我们写的xx变量，xxx对应的引用，如Integer xxx=new Integer();

解析就是要把类似于xxx这种符号引用变为直接引用即内存地址。

4.初始化：把我们定义的static变量或者static静态代码块按顺序组织成（即类构造器)来初始化变量。

这里仅仅涉及到JVM内存的方法区的知识，方法区是各个线程共享的内存区域，它用于存储已被虚拟机加载的类信息，常量，静态变量，即时编译器编译后的代码等数据。方法区有时候也被人称为永久代，方法区和永久代的关系很像Java中接口和类的关系，类实现了接口，而永久代是HotSpot虚拟机对虚拟机规范中方法区的一种实现方式。永久代是HotSpot的概念，方法区是Java虚拟机规范中的定义，是一种规范，而永久代是一种实现，一个是标准一个是实现，其他的虚拟机实现并没有永久代这一说法。