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图解JVM整体结构、执行流程以及两种架构模型,你学会了吗?

2024-12-02 18:22

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解释器:保证相应时间,负责解释执行的速度

JIT编译器:负责编译的性能,针对字节码指令,热点代码,放在方法区缓存起来,下次遇见直接变成二进制指令

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:

基于栈式架构

基于寄存器架构

举例

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(以Java虚拟机为例):

  1. iconst_2 // 常量2入栈 
  2. istore_1 
  3. iconst_3 // 常量3入栈 
  4. istore_2 
  5. iload_1 
  6. iload_2 
  7. iadd    //常量2/3出栈,执行相加 
  8. istore_0 // 结果5入栈 

而基于寄存器的计算流程

  1. mov eax,2 //将eax寄存器的值设为 
  2. 1add eax,3 //使eax寄存器的值加3 

字节码反编译

我们编写一个简单的代码,然后查看一下字节码的反编译后的结果

  1. public class StackStruTest { 
  2.   public static void main(String[] args) { 
  3.     int i = 2 + 3; 
  4.   } 

然后我们找到编译后的 class 文件,使用下列命令进行反编译

  1. javap -v(verbose) StackStruTest.class 

得到的文件为:

  1. public static void main(java.lang.String[]); 
  2.     descriptor: ([Ljava/lang/String;)V 
  3.     flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC 
  4.     Code: 
  5.       stack=2, locals=4, args_size=1 
  6.          0: iconst_2 
  7.          1: istore_1 
  8.          2: iconst_3 
  9.          3: istore_2 
  10.          4: iload_1 
  11.          5: iload_2 
  12.          6: iadd 
  13.          7: istore_3 
  14.          8: return 
  15.       LineNumberTable: 
  16.         line 9: 0 
  17.         line 10: 2 
  18.         line 11: 4 
  19.         line 12: 8 
  20.       LocalVariableTable: 
  21.         Start  Length  Slot  Name   Signature 
  22.             0       9     0  args   [Ljava/lang/String; 
  23.             2       7     1     i   I 
  24.             4       5     2     j   I 
  25.             8       1     3     k   I 
  26.   

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?

总结:因为已经够用了

跨平台性

指令集小

指令多

执行性能比寄存器差

 

来源:今日头条内容投诉

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