jvm能够直接运行java字节码 jvm如何执行字节码指令

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mob64ca13f8eecb 2024-01-12 15:03:47

文章标签 jvm能够直接运行java字节码操作数 JVM 指令集 文章分类 Java 后端开发

bilibili-JVM学习笔记16
The Java Virtual Machine Specification - Java SE 8 Edition

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编译执行解释执行

现代 JVM 在执行 Java 代码的时候，通常都会将解释执行与编译执行二者结合起来进行；

解释执行

通过 jvm 解释器来读取字节码，遇到相应的字节码指令就去执行该指令；

编译执行

通过即时编译器(Just In Time, JIT)将字节码指令转换为本地机器码来执行；现代 JVM 会根据代码热点来生成相应的本地机器码；
失去了可移植性的优点
提高了执行效率

基于栈的指令集与基于寄存器的指令集之间的关系

JVM 执行字节码指令所采取的方式是基于栈的指令集

主要操作有入栈和出栈；
优点：可以在不同平台之间移植
缺点：完成相同的操作，指令数量通常比基于寄存器的指令集数量要多；在内存中完成执行指令的操作，速度慢很多；
虽然虚拟机可以采用一些优化手段，但总体来说，基于栈的指令集的执行还是要慢一些的；

基于寄存器的指令集

与硬件架构紧密关联，无法做到可移植；
基于寄存器的指令集是直接由 CPU 来执行的，它是在高速缓冲区中进行执行的，速度比在内存中执行高出一个数量级；

JVM执行栈指令集实例剖析

java 源码

package new_package.jvm.p55;

public class MyTest {

    public int cal() {
        int a = 6;
        int b = 1;
        int c = 5;
        int d = 3;
        int result = (a + b - c) * d;
        return result;
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(new MyTest().cal());
    }
}

javap -v new_package.jvm.p55.MyTest

cal 方法相关的字节码

public int cal();
    descriptor: ()I
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=2, locals=6, args_size=1
         0: bipush        6
         2: istore_1
         3: iconst_1
         4: istore_2
         5: iconst_5
         6: istore_3
         7: iconst_3
         8: istore        4
        10: iload_1
        11: iload_2
        12: iadd
        13: iload_3
        14: isub
        15: iload         4
        17: imul
        18: istore        5
        20: iload         5
        22: ireturn
      LineNumberTable:
        line 6: 0
        line 7: 3
        line 8: 5
        line 9: 7
        line 10: 10
        line 11: 20
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0      23     0  this   Lnew_package/jvm/p55/MyTest;
            3      20     1     a   I
            5      18     2     b   I
            7      16     3     c   I
           10      13     4     d   I
           20       3     5 result   I

解析：