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();
    }
}

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：

1. 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）
2. 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）
3. 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。

3.对象的创建

Demo demo = new Demo();

这一句话，有对象创建的过程。new Demo()操作会创建一个对象，demo为一个对象的声明，对象的声明就是对象的引用指向堆内存中开辟的对象。新创建的对象存储在堆空间里，相关的引用存储在栈(虚拟机栈)中。在上述程序中，首先执行的是main代表的主线程，当执行遇到new关键字时，主线程便在自己的虚拟机栈中声明一个对象hello，在JVM的堆内存中申请一片内存区域，然后将Demo相关的信息，例如实例变量，实例方法等从方法区中加载到堆内存中。对象中比较关键的是头部信息，主要有三部分构成： 1.MarkWord：主要描述持有当前对象锁的线程ID和持有对象锁的线程个数，在gc中存活的生命周期数，偏向锁的标志等 2.类指针：指向方法区对应类信息的指针。 3.对齐填充 这些仅仅是通过几行简短的程序所能扩展出来的知识点。所以不要小看hello world，还是很有意思的。如果在Demo.java文件中加入静态代码块，非静态代码块，继承等机制，难度会增加一个level。所以假如我是面试官，我会通过这一问题，考察你对jvm和java基础的理解程度。