Java HelloWorld原理分析_动力节点Java学院整理
我们初学java的第一个程序是"helloworld"
publicclassHelloWorld{
publicstaticvoidmain(String[]args){
System.out.println("helloworld");
}
}
上面程序到底是怎么在屏幕上输出“helloworld”的呢？这就是本来要讲解的内容，即System.out.println("helloworld")的原理。
我们先看看System.out.println的流程。先看看System.java中out的定义，源码如下：
publicfinalclassSystem{
...
publicfinalstaticPrintStreamout=null;
...
}
从中，我们发现，
(01)out是System.java的静态变量。
(02)而且out是PrintStream对象，PrintStream.java中有许多重载的println()方法。
OK，我们知道了out是PrintStream对象。接下来，看它是如何被初始化的，它是怎么和屏幕输出关联的？
我们还是一步步来分析，首先看看System.java的initializeSystemClass()方法。
1.initializeSystemClass()的源码如下：把out部分标记为红色
privatestaticvoidinitializeSystemClass(){
props=newProperties();
initProperties(props);//initializedbytheVM
sun.misc.VM.saveAndRemoveProperties(props);
lineSeparator=props.getProperty("line.separator");
sun.misc.Version.init();
FileInputStreamfdIn=newFileInputStream(FileDescriptor.in);
FileOutputStreamfdOut=newFileOutputStream(FileDescriptor.out);
FileOutputStreamfdErr=newFileOutputStream(FileDescriptor.err);
setIn(newBufferedInputStream(fdIn));
setOut0(newPrintStream(newBufferedOutputStream(fdOut,128),true));
setErr0(newPrintStream(newBufferedOutputStream(fdErr,128),true));
loadLibrary("zip");
Terminator.setup();
sun.misc.VM.initializeOSEnvironment();
Threadcurrent=Thread.currentThread();
current.getThreadGroup().add(current);
setJavaLangAccess();
sun.misc.VM.booted();
}
我们只需要关注上面的红色代码部分：即
FileOutputStreamfdOut=newFileOutputStream(FileDescriptor.out); setOut0(newPrintStream(newBufferedOutputStream(fdOut,128),true));
将这两句话细分，可以划分为以下几步：
第1步FileDescriptorfd=FileDescriptor.out;
第2步FileOutputStreamfdOut=newFileOutputStream(fd);
第3步BufferedOutputStreambufOut=newBufferedOutputStream(fdOut,128);
第4步PrintStreamps=newPrintStream(bufout,true);
第5步setOut0(ps);
说明：
(01)第1步，获取FileDescriptor.java中的静态成员out，out是一个FileDescriptor对象，它实际上是“标准输出(屏幕)”的标识符。
FileDescriptor.java中与FileDescriptor.out相关代码如下：
publicfinalclassFileDescriptor{
privateintfd;
publicstaticfinalFileDescriptorout=newFileDescriptor(1);
privateFileDescriptor(intfd){
this.fd=fd;
useCount=newAtomicInteger();
}
...
}
(02)创建“标准输出(屏幕)”对应的“文件输出流”。
(03)创建“文件输出流”对应的“缓冲输出流”。目的是为“文件输出流”添加“缓冲”功能。
(04)创建“缓冲输出流”对应的“打印输出流”。目的是为“缓冲输出流”提供方便的打印接口，如print(),println(),printf()；使其能方便快捷的进行打印输出。
(05)执行setOut0(ps);
接下来，解析第5步的setOut0(ps)。查看System.java中setOut0()的声明，如下：
privatestaticnativevoidsetOut0(PrintStreamout);
从中，我们发现setOut0()是一个native本地方法。通过openjdk，我们可以找到它对应的源码，如下：
JNIEXPORTvoidJNICALL
Java_java_lang_System_setOut(JNIEnv*env,jclasscla,jobjectstream)
{
jfieldIDfid=
(*env)->GetStaticFieldID(env,cla,"out","Ljava/io/PrintStream;");
if(fid==0)
return;
(*env)->SetStaticObjectField(env,cla,fid,stream);
}
说明：
这是个JNI函数，我们来对它进行简单的分析。
(01)函数名
JNIEXPORTvoidJNICALLJava_java_lang_System_setOut0(JNIEnv*env,jclasscla,jobjectstream)
这是JNI的静态注册方法，Java_java_lang_System_setOut0(JNIEnv*env,jclasscla,jobjectstream)会和System.java中的setOut0(PrintStreamout)关联；而且，参数stream对应参数out。简单来说，我们调用setOut0()，实际上是调用的Java_java_lang_System_setOut0()。
(02)jfieldIDfid=(*env)->GetStaticFieldID(env,cla,"out","Ljava/io/PrintStream;");
这句话的作用是获取System.java的静态成员out的jfieldID，"Ljava/io/PrintStream;"是说明out是java.io.PrintStream对象。
获取out的jfieldID的作用，是我们需要通过操作“out的jfielID”来改变out的值。
(03)(*env)->SetStaticObjectField(env,cla,fid,stream);
这句话的作用是，设置fid(fid就是out的jfieldID)对应的静态成员的值为stream。
stream是我们传给Java_java_lang_System_setOut0()的参数，也就是传给setOut0的参数。
总结上面的内容。我们知道，setOut0(PrintStreamps)的作用，就是将ps设置为System.java的out静态变量。
前面，已经说过FileDescriptor.out就是机器的“标准输出(屏幕)”的文件标识符。我们可以通俗的将文件标识符就理解为，FileDescriptor.out就是代表的“标准输出”。
因此，在initializeSystemClass()中，上面的5步就是将“FileDescriptor.out”封装了起来。封装后的System.in既有缓冲功能；又有便利的操作接口，如print(),println(),printf()。