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7 Java 执行流程
- Java编译器编译过程中,任何一个节点执行失败就会造成编译失败。
- 虽然各个平台的Java虚拟机内部实现细节不尽相同,但是它们共同执行的字节码内容却是一样的。
- JVM的主要任务就是负责将字节码装载到其内部,解释/编译为对应平台上的机器指令(即:汇编语言)执行。
- Java虚拟机使用类加载(Class Loader)装载class文件。
- 类加载完成之后,会进行字节码校验,字节码校验通过之后,JVM解释器会把字节码翻译成机器码(即汇编语法)交由操作系统执行。
- 但不是所有代码都是解释执行的,JVM对此做了优化。比如,以Hotspot虚拟机来说,它本身提供了JIT(Just In Time)
8 JVM的架构模型
Java编译器输入的指令流基本上是一种基于栈的指令集架构 ,另外一种指令集架构则是基于寄存器的指令集架构
具体来说:这两种架构之间的区别:
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基于栈式架构的特点
- 设计和实现更简单,适用于资源受限的系统;
- 避开了寄存器的分配难题:使用零地址指令方式分配
- 指令流中的指令大部分是零地址指令,其执行过程依赖于操作栈。指令集更小,编译器容易实现。
- 不需要硬件支持,可移植性更好,更好实现跨平台。
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基于寄存器架构的特点
- 典型的应用是x86的二进制指令集:比如传统的pc以及Android的Davlik虚拟机。
- 指令集架构则完全依赖硬件,可移植性差。
- 性能优秀和执行更高效;
- 花费更少的指令去完成一项操作。
- 在大部分情况下,基于寄存器架构的指令集往往都以一地址指令、二地址指令和三地址指令为主,而基于栈式架构的指令集确实以零地址指令为主。
举例1:
同样执行2+3这种逻辑操作,其指令分别如下:
基于栈的计算流程
iconst_2 // 常量2入栈
istore_1
iconst_3 // 常量3入栈
istore_2
iload_1
iload_2
iadd // 常量2、3出栈,执行相加
istore_0 // 结果5入栈
而基于寄存器的计算流程
mov eax,2 // 将eax寄存器的值设为1
add eax,3 // 时eax寄存器的值加3
反编译
javap -v StackStruTest.class
总结
由于跨平台性的设计,Java的指令都是根据栈来设计的。不同平台CPU架构不同,所以不能设计为基于寄存器的。优点是跨平台,指令集小,编译器容易实现,缺点是性能下降,实现同样的功能需要更多的指令。
时至今日,尽管嵌入式平台已经不是Java程序的主流运行平台了(准确来说应该是HotSpotVM的宿主环境已经不局限于嵌入式平台了),那么为什么不将架构更换为基于寄存器的架构呢?
栈:跨平台性、指令集小、指令多;执行性能比寄存器差