Java高级——解释执行

概述

不同虚拟机执行引擎在执行字节码时，可分为解释执行（通过解释器执行）和编译执行（通过即时编译器产生本地代码执行）

下图中间分支为解析执行的过程，底部分支为程序代码到目标机器代码的生成过程

Javac编译器完成了程序源码、词法分析、语法分析、抽象语法树、字节码指令流过程，独立于JVM，而解释器则在JVM内部

基于栈的指令集与基于寄存器的指令集

基于栈的指令集架构，大部分为零地址指令，依赖操作数栈访问和存储数据，如进行1+1

iconst_1
iconst_1
iadd
istore_0
1
2
3
4

• iconst_1把常量1压入栈
• iadd把栈顶两个值出栈相加再放回栈顶
• istore_0把栈顶值放到局部变量表Slot 0中

基于寄存器的指令集架构，指令包含2个参数，依赖寄存器访问和存储数据，同样进行1+1

mov eax, 1
add eax, 1
1
2

• mov把eax寄存器值置为1
• add把值加1，仍保持在eax

解释执行

JVM所使用的是基于栈的字节码解释执行引擎，以下面程序为例

public int calc() {
    int a = 100;
    int b = 200;
    int c = 300;
    return (a + b) * c;
}
1
2
3
4
5
6

翻译成字节码如下，操作数栈深度为2，局部变量表槽为4

public int calc();
    Code:
      stack=2, locals=4, args_size=1
         0: bipush        100
         2: istore_1
         3: sipush        200
         6: istore_2
         7: sipush        300
        10: istore_3
        11: iload_1
        12: iload_2
        13: iadd
        14: iload_3
        15: imul
        16: ireturn
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

首先执行偏移地址为0的指令，Bipush将单字节的整型值100推入操作数栈顶

执行偏移地址为2的指令，istore_1将操作数栈顶的整型值100出栈并存放到Slot 1，后续4条指令类似，省略图示

执行偏移地址为11的指令，iload_1将局部变量表Slot 1中的整型值100复制到操作数栈顶

执行偏移地址为12的指令，iload_2将局部变量表Slot 2中的整型值200复制到操作数栈顶

执行偏移地址为13的指令，iadd将操作数栈中头两个栈顶元素（100和200）出栈，做整型加法，然后把结果（300）重新入栈

执行偏移地址为14的指令，iload_3将局部变量槽Slot 3中的300入栈。下一条imul与iadd类似，出栈做除法再入栈，省略图示

执行偏移地址为16的指令，ireturn将结束方法执行并将操作数栈顶的整型值（90000）返回给该方法的调用者

上面演示只是概念模型，实际执行时会做出一系列优化来提高性能