1.2.2 – Cycle de compilation et d'exécution

Comprendre le cycle de compilation et d'exécution d'un programme Java est fondamental. Ce processus transforme votre code source en un programme exécutable. Dans cette section, nous allons détailler chaque étape de ce cycle, depuis l'écriture du code source jusqu'à l'exécution finale.

🔄 Vue d'ensemble du cycle

Le cycle de développement Java suit ces étapes principales :

1. Écriture du code source : Vous écrivez votre programme en Java (.java)
2. Compilation : Le compilateur javac transforme le code source en bytecode (.class)
3. Exécution : La JVM exécute le bytecode

✍️ Étape 1 : Écriture du code source

La première étape consiste à écrire votre programme Java dans un fichier avec l'extension .java.

Exemple de code source

Voici un exemple de code source Java simple :

public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello, World!");
    }
}

Règles importantes

• Nom du fichier : Le nom du fichier doit correspondre exactement au nom de la classe publique (avec la casse)
• Extension : Le fichier doit avoir l'extension .java
• Encodage : Utilisez l'encodage UTF-8 de préférence

🔨 Étape 2 : Compilation

La compilation transforme le code source Java en bytecode. Cette étape est effectuée par le compilateur javac (Java Compiler).

Processus de compilation

Le compilateur javac effectue plusieurs opérations :

1. Analyse lexicale : Découpe le code source en tokens (mots-clés, identifiants, opérateurs, etc.)
2. Analyse syntaxique : Vérifie que la syntaxe est correcte selon les règles de Java
3. Analyse sémantique : Vérifie la cohérence du code (types, portée des variables, etc.)
4. Génération du bytecode : Produit le fichier .class contenant le bytecode

Commande de compilation

Pour compiler un fichier Java, utilisez la commande :

Syntaxe :

javac NomDuFichier.java

Exemple :

javac HelloWorld.java

Résultat de la compilation

Si la compilation réussit :

• Fichier .class créé : Un fichier HelloWorld.class est généré
• Bytecode : Ce fichier contient le bytecode (code intermédiaire)
• Portable : Ce bytecode peut être exécuté sur n'importe quelle plateforme avec une JVM

Erreurs de compilation

Si le code contient des erreurs, le compilateur affiche des messages d'erreur et ne génère pas de fichier .class :

Exemple d'erreur de compilation :

$ javac HelloWorld.java
HelloWorld.java:3: error: ';' expected
        System.out.println("Hello, World!")
                                              ^
1 error

▶️ Étape 3 : Exécution

Une fois le bytecode généré, vous pouvez exécuter le programme avec la commande java (qui lance la JVM).

Commande d'exécution

Syntaxe :

java NomDeLaClasse

Exemple :

java HelloWorld

Résultat :

Hello, World!

Processus d'exécution par la JVM

Quand vous exécutez java HelloWorld, la JVM effectue ces étapes :

1. Chargement de la classe : La JVM charge le fichier HelloWorld.class
2. Vérification : Vérifie l'intégrité et la sécurité du bytecode
3. Préparation : Prépare la mémoire (variables de classe, etc.)
4. Résolution : Résout les références (autres classes, méthodes, etc.)
5. Initialisation : Initialise les variables statiques et exécute les blocs statiques
6. Exécution : Exécute la méthode main()

Compilation JIT (Just-In-Time)

Pendant l'exécution, la JVM peut compiler certaines parties du bytecode en code machine natif pour améliorer les performances :

• Interprétation initiale : La JVM commence par interpréter le bytecode
• Détection des "hot spots" : Identifie les parties de code fréquemment exécutées
• Compilation JIT : Compile ces parties en code machine natif
• Exécution optimisée : Exécute le code natif pour de meilleures performances

📋 Exemple complet du cycle

Voici un exemple complet du cycle de compilation et d'exécution :

1. Écriture du code source (HelloWorld.java) :

public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello, World!");
    }
}

2. Compilation :

$ javac HelloWorld.java

Résultat : Création du fichier HelloWorld.class (bytecode)

3. Exécution :

$ java HelloWorld
Hello, World!

🔍 Différences importantes

javac vs java

💡 Points clés à retenir

• Cycle en 3 étapes : Écriture → Compilation → Exécution
• Code source : Fichier .java écrit par le développeur
• Compilation : javac transforme .java en .class (bytecode)
• Bytecode : Code intermédiaire portable, indépendant de la plateforme
• Exécution : java lance la JVM qui exécute le bytecode
• JIT Compilation : La JVM peut compiler le bytecode en code natif pour optimiser les performances
• Portabilité : Le même bytecode fonctionne sur toutes les plateformes avec une JVM