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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?
发布日期:2022-08-07 22:43    点击次数:133
 JVM整体结构  图解JVM整体结构、执行流程以及2种架构模型,你学会了吗?  HotSpot VM 是目前市面上高性能虚拟机的代表作之一。 方法区和堆:多线程共享 虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器:每个线程独有一份 执行引擎:包含三部分:解释器,及时编译器(后端编译器),垃圾回收器 它采用解释器与即时编译器并存的架构。 在今天,Java 程序的运行性能早已脱胎换骨,已经达到了可以和 C/C++ 程序一较高下的地步。  图解JVM整体结构、执行流程以及2种架构模型,你学会了吗?  Java 代码执行流程  图解JVM整体结构、执行流程以及2种架构模型,你学会了吗? 

只是能生成被 Java 虚拟机所能解释的字节码文件,那么理论上就可以自己设计一套代码了

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, 诛仙电影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 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 基于寄存器架构 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,品牌中心可移植性差 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却是以零地址指令为主 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):

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 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

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

然后我们找到编译后的 class 文件,使用下列命令进行反编译

javap -v(verbose) StackStruTest.class 

得到的文件为:

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

 



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