对程序设计可视化、程序编译技术、虚拟机技术以及集成环境的构建等领域的现状作了深入分析,并且讨论了程序设计可视化在编辑、编译和执行阶段的意义,以及现有开发工具在可视化编译、可视化运行以及多候选方案的可视化辅助管理等方面的不足。在提出Java可视集成开发环境AnyviewJ系统功能的基础上,主要了实现编译、装载和多候选方案的可视化。 在AnyviewJ的前期系统原型BluerJ的基础上,论述了AnyviewJ的系统功能。AnyviewJ以实现程序开发过程中各个环节的可视化为主要特色。它具备了工程管理、程序可视化编辑、可视化编译、可视化执行、可视化测试、对象关系的可视化以及多候选方案管理等功能。 经过对Java类装载子系统的体系结构的分析,设计并实现了Java可视类装载器(JVL)。在启动装载过程和解析过程中,JVL提供装载过程及其相关信息的动态视图,其中包括类型总体信息、变量信息、方法信息以及常量池信息等。JVL采用“空间换取时间”的线程交互模式在装载模块以及可视化模块之间交换信息。 在进行编译系统的技术分析以及对JVL的可视化模式的总结的基础上,设计并实现了Java可视编译器(JVC)。在词法分析过程、语法分析过程、语义分析过程以及目标代码生成过程中,JVC提供相关过程以及信息的动态视图,其中包括词法信息、语法分析函数栈信息、语义分析函数栈信息、生成的字节码信息以及相关的各类型的抽象语法树(AST)结点中的信息等。 本文还将支持多候选方案的开发框架(MOSFJ)集成到AnyviewJ中。MOSFJ完善了集成至BluerJ的支持多候选方案的开发框架(MOSF)的功能以及设计。MOSFJ增加了组成抽象类集合的抽象类的用例以及组成候选方案的类的用例。MOSFJ采用问题管理文件对多候选方案进行集中管理。MOSFJ采用接口的形式降低与AnyviewJ中其他模块的耦合性。 论文的内容组织如下:第一章介绍相关理论和技术的背景、现状以及研究意义;第二章论述AnyviewJ的系统功能;第三章论述Java可视类装载器的设计与实现;第四章论述Java可视编译器的设计与实现;第五章论述MOSFJ的设计;最后总结了本课题的工作,并对后续工作以及应用前景进行了讨论。