JVM执行引擎揭秘：如何从字节码飞升至机器码
2024-01-22 04:59:11
引言
执行引擎子系统是JVM的重要组成部分之一，在JVM系列的开篇曾提到：JVM是一个架构在平台上的平台，虚拟机是一个相似于“物理机”的概念，与物理机一样，都具备代码执行的能力。但虚拟机与物理机最大的区别在于，虚拟机不需要关心指令集架构，不需要关心程序执行的硬件环境，虚拟机只需关心如何让字节码在虚拟机上执行。
字节码是Java虚拟机的通用指令集，它不是为任何特定硬件平台设计的。字节码的执行可以在任何实现了JVM的平台上运行。执行引擎子系统就是负责执行字节码的子系统。它将字节码翻译成机器码，并在目标平台上执行机器码。
执行引擎子系统的主要功能是：
- 字节码解释执行：将字节码逐条解释执行，并产生执行结果。
- JIT即时编译：将字节码编译成机器码，并在目标平台上执行机器码。
- 分派实现：根据调用者的类型和被调用者的类型，选择合适的调用方式。
字节码解释执行
字节码解释执行是执行引擎子系统最基本的功能。它将字节码逐条解释执行，并产生执行结果。字节码解释执行的过程如下：
- 字节码解释器从字节码文件中读取字节码指令。
- 字节码解释器将字节码指令翻译成机器码。
- 字节码解释器执行机器码。
- 字节码解释器将执行结果返回给调用者。
字节码解释执行的主要缺点是效率低下。因为字节码解释执行需要将字节码逐条解释执行，这会消耗大量的时间。
JIT即时编译
JIT即时编译是执行引擎子系统的一种优化技术。它将字节码编译成机器码，并在目标平台上执行机器码。JIT即时编译的过程如下：
- JIT编译器从字节码文件中读取字节码指令。
- JIT编译器将字节码指令翻译成机器码。
- JIT编译器将机器码存储在内存中。
- 当需要执行字节码时，JIT编译器将机器码从内存中加载到CPU中。
- CPU执行机器码。
JIT即时编译的主要优点是提高了字节码的执行效率。因为JIT即时编译将字节码编译成机器码，这可以避免字节码解释执行的开销。
分派实现
分派实现是执行引擎子系统的一种功能。它根据调用者的类型和被调用者的类型，选择合适的调用方式。分派实现的主要方式有：
- 静态分派：在编译时确定调用方式。
- 动态分派：在运行时确定调用方式。
静态分派的主要优点是效率高。因为静态分派可以在编译时确定调用方式，这可以避免动态分派在运行时查找调用方式的开销。
动态分派的主要优点是灵活性。因为动态分派可以在运行时确定调用方式，这可以支持多态性。
总结
执行引擎子系统是JVM的重要组成部分之一。它负责执行字节码，并产生执行结果。执行引擎子系统的主要功能包括字节码解释执行、JIT即时编译和分派实现。字节码解释执行是执行引擎子系统最基本的功能。它将字节码逐条解释执行，并产生执行结果。JIT即时编译是执行引擎子系统的一种优化技术。它将字节码编译成机器码，并在目标平台上执行机器码。分派实现是执行引擎子系统的一种功能。它根据调用者的类型和被调用者的类型，选择合适的调用方式。
