jvm的編譯模式和解釋模式

① 誰能簡單闡述下java編譯執行的過程

Java虛擬機(JVM)是可運行Java代碼的假想計算機。

只要根據JVM規格描述將解釋器移植到特定的計算機上，就能保證經過編譯的任何Java代碼能夠在該系統上運行。

本文首先簡要介紹從Java文件的編譯到最終執行的過程，隨後對JVM規格描述作一說明。

一.Java源文件的編譯、下載、解釋和執行

Java應用程序的開發周期包括編譯、下載、解釋和執行幾個部分。

Java編譯程序將Java源程序翻譯為JVM可執行代碼?位元組碼。

這一編譯過程同C/C++的編譯有些不同。

當C編譯器編譯生成一個對象的代碼時，該代碼是為在某一特定硬體平台運行而產生的。

因此，在編譯過程中，編譯程序通過查表將所有對符號的引用轉換為特定的內存偏移量，以保證程序運行。

Java編譯器卻不將對變數和方法的引用編譯為數值引用，也不確定程序執行過程中的內存布局，而是將這些符號引用信息保留在位元組碼中，由解釋器在運行過程中創立內存布局，然後再通過查表來確定一個方法所在的地址。

這樣就有效的保證了Java的可移植性和安全性。

運行JVM位元組碼的工作是由解釋器來完成的。

解釋執行過程分三部進行：代碼的裝入、代碼的校驗和代碼的執行。

裝入代碼的工作由"類裝載器"（classloader）完成。

類裝載器負責裝入運行一個程序需要的所有代碼，這也包括程序代碼中的類所繼承的類和被其調用的類。

當類裝載器裝入一個類時，該類被放在自己的名字空間中。

除了通過符號引用自己名字空間以外的類，類之間沒有其他辦法可以影響其他類。

在本台計算機上的所有類都在同一地址空間內，而所有從外部引進的類，都有一個自己獨立的名字空間。

這使得本地類通過共享相同的名字空間獲得較高的運行效率，同時又保證它們與從外部引進的類不會相互影響。

當裝入了運行程序需要的所有類後，解釋器便可確定整個可執行程序的內存布局。

解釋器為符號引用同特定的地址空間建立對應關系及查詢表。

通過在這一階段確定代碼的內存布局，Java很好地解決了由超類改變而使子類崩潰的問題，同時也防止了代碼對地址的非法訪問。

隨後，被裝入的代碼由位元組碼校驗器進行檢查。

校驗器可發現操作數棧溢出，非法數據類型轉化等多種錯誤。

通過校驗後，代碼便開始執行了。

Java位元組碼的執行有兩種方式：

1.即時編譯方式：解釋器先將位元組碼編譯成機器碼，然後再執行該機器碼。

2.解釋執行方式：解釋器通過每次解釋並執行一小段代碼來完成Java位元組碼程序的所有操作。

通常採用的是第二種方法。

由於JVM規格描述具有足夠的靈活性，這使得將位元組碼翻譯為機器代碼的工作

具有較高的效率。

對於那些對運行速度要求較高的應用程序，解釋器可將Java位元組碼即時編譯為機器碼，從而很好地保證了Java代碼的可移植性和高性能。

二.JVM規格描述

JVM的設計目標是提供一個基於抽象規格描述的計算機模型，為解釋程序開發人員提很好的靈活性，同時也確保Java代碼可在符合該規范的任何系統上運行。

JVM對其實現的某些方面給出了具體的定義，特別是對Java可執行代碼，即位元組碼(Bytecode)的格式給出了明確的規格。

這一規格包括操作碼和操作數的語法和數值、標識符的數值表示方式、以及Java類文件中的Java對象、常量緩沖池在JVM的存儲映象。

這些定義為JVM解釋器開發人員提供了所需的信息和開發環境。

Java的設計者希望給開發人員以隨心所欲使用Java的自由。

JVM定義了控制Java代碼解釋執行和具體實現的五種規格，它們是：

JVM指令系統

JVM寄存器

JVM棧結構

JVM碎片回收堆

JVM存儲區

2.1JVM指令系統

JVM指令系統同其他計算機的指令系統極其相似。

Java指令也是由操作碼和操作數兩部分組成。

操作碼為8位二進制數，操作數進緊隨在操作碼的後面，其長度根據需要而不同。

操作碼用於指定一條指令操作的性質（在這里我們採用匯編符號的形式進行說明），如iload表示從存儲器中裝入一個整數，anewarray表示為一個新數組分配空間，iand表示兩個整數的"與"，ret用於流程式控制制，表示從對某一方法的調用中返回。

當長度大於8位時，操作數被分為兩個以上位元組存放。

JVM採用了"bigendian"的編碼方式來處理這種情況，即高位bits存放在低位元組中。

這同Motorola及其他的RISCCPU採用的編碼方式是一致的，而與Intel採用的"littleendian"的編碼方式即低位bits存放在低位位元組的方法不同。

Java指令系統是以Java語言的實現為目的設計的，其中包含了用於調用方法和監視多先程系統的指令。

Java的8位操作碼的長度使得JVM最多有256種指令，目前已使用了160多種操作碼。

2.2JVM指令系統

所有的CPU均包含用於保存系統狀態和處理器所需信息的寄存器組。

如果虛擬機定義較多的寄存器，便可以從中得到更多的信息而不必對棧或內存進行訪問，這有利於提高運行速度。

然而，如果虛擬機中的寄存器比實際CPU的寄存器多，在實現虛擬機時就會佔用處理器大量的時間來用常規存儲器模擬寄存器，這反而會降低虛擬機的效率。

針對這種情況，JVM只設置了4個最為常用的寄存器。

它們是：

pc程序計數器

optop操作數棧頂指針

frame當前執行環境指針

vars指向當前執行環境中第一個局部變數的指針

所有寄存器均為32位。

pc用於記錄程序的執行。

optop,frame和vars用於記錄指向Java棧區的指針。

2.3JVM棧結構

作為基於棧結構的計算機，Java棧是JVM存儲信息的主要方法。

當JVM得到一個Java位元組碼應用程序後，便為該代碼中一個類的每一個方法創建一個棧框架，以保存該方法的狀態信息。

每個棧框架包括以下三類信息：

局部變數

執行環境

操作數棧

局部變數用於存儲一個類的方法中所用到的局部變數。

vars寄存器指向該變數表中的第一個局部變數。

執行環境用於保存解釋器對Java位元組碼進行解釋過程中所需的信息。

它們是：上次調用的方法、局部變數指針和操作數棧的棧頂和棧底指針。

執行環境是一個執行一個方法的控制中心。

例如：如果解釋器要執行iadd(整數加法)，首先要從frame寄存器中找到當前執行環境，而後便從執行環境中找到操作數棧，從棧頂彈出兩個整數進行加法運算，最後將結果壓入棧頂。

操作數棧用於存儲運算所需操作數及運算的結果。

2.4JVM碎片回收堆

Java類的實例所需的存儲空間是在堆上分配的。

解釋器具體承擔為類實例分配空間的工作。

解釋器在為一個實例分配完存儲空間後，便開始記錄對該實例所佔用的內存區域的使用。

一旦對象使用完畢，便將其回收到堆中。

在Java語言中，除了new語句外沒有其他方法為一對象申請和釋放內存。

對內存進行釋放和回收的工作是由Java運行系統承擔的。

這允許Java運行系統的設計者自己決定碎片回收的方法。

在SUN公司開發的Java解釋器和HotJava環境中，碎片回收用後台線程的方式來執行。

這不但為運行系統提供了良好的性能，而且使程序設計人員擺脫了自己控制內存使用的風險。

2.5JVM存儲區

JVM有兩類存儲區：常量緩沖池和方法區。

常量緩沖池用於存儲類名稱、方法和欄位名稱以及串常量。

方法區則用於存儲Java方法的位元組碼。

對於這兩種存儲區域具體實現方式在JVM規格中沒有明確規定。

這使得Java應用程序的存儲布局必須在運行過程中確定，依賴於具體平台的實現方式。

JVM是為Java位元組碼定義的一種獨立於具體平台的規格描述，是Java平 *** 立性的基礎。

目前的JVM還存在一些限制和不足，有待於進一步的完善，但無論如何，JVM的思想是成功的。

對比分析：如果把Java原程序想像成我們的C++原程序，Java原程序編譯後生成的位元組碼就相當於C++原程序編譯後的80x86的機器碼（二進製程序文件），JVM虛擬機相當於80x86計算機系統,Java解釋器相當於80x86CPU。

在80x86CPU上運行的是機器碼，在Java解釋器上運行的是Java位元組碼。

Java解釋器相當於運行Java位元組碼的「CPU」,但該「CPU」不是通過硬體實現的，而是用軟體實現的。

Java解釋器實際上就是特定的平台下的一個應用程序。

只要實現了特定平台下的解釋器程序，Java位元組碼就能通過解釋器程序在該平台下運行，這是Java跨平台的根本。

當前，並不是在所有的平台下都有相應Java解釋器程序，這也是Java並不能在所有的平台下都能運行的原因，它只能在已實現了Java解釋器程序的平台下運行。

② Java是解釋型還是編譯型

有人說Java是編譯型的。因為所有的Java代碼都是要編譯的，.java不經過編譯就無法執行。
也有人說Java是解釋型的。因為java代碼編譯後不能直接運行，它是解釋運行在JVM上的，所以它是解釋型的。對於C和C++，它們經過一次編譯之後，可以由操作系統直接執行，所以它們是編譯型語言。而Java不一樣，它首先由編譯器編譯成.class（位元組碼）文件，然後在通過JVM從.class文件中讀一行解釋執行一行，所以它是解釋型的語言。也正是由於java對於多種不同的操作系統有不同的JVM，所以實現了真正意義上的跨平台。（1）Java語言的編譯-->解釋-->運行過程
（2）JVM到這里，大家應該也都明白了。最後給出編譯型語言和解釋型語言的定義。
定義：編譯型語言：把做好的源程序全部編譯成二進制代碼的可運行程序。然後，可直接運行這個程序。
解釋型語言：把做好的源程序翻譯一句，然後執行一句，直至結束！特點：編譯型語言，執行速度快、效率高；依靠編譯器、跨平台性差。
解釋型語言，執行速度慢、效率低；依靠解釋器、跨平台性好。

③ 編譯型語言和解釋型語言的區別

編譯型語言在程序執行之前，有一個單獨的編譯過程，將程序翻譯成機器語言就不用再進行翻譯了。

解釋型語言，是在運行的時候將程序翻譯成機器語言，所以運行速度相對於編C/C++ 等都是編譯型語言，而Java，C#等都是解釋型語言。

雖然Java程序在運行之前也有一個編譯過程，但是並不是將程序編譯成機器語言，而是將它編譯成位元組碼（可以理解為一個中間語言）。
在運行的時候，由JVM將位元組碼再翻譯成機器語言。
註：腳本語言一般都有相應的腳本引擎來解釋執行。 他們一般需要解釋器才能運行。JAVASCRIPT,ASP,PHP,PERL,Nuva都是腳本語言。C/C++編譯、鏈接後，可形成獨立執行的exe文件。

編譯型語言：

• 編譯型語言最大的優勢之一就是其執行速度。用C/C++編寫的程序運行速度要比用Java編寫的相同程序快30%-70%。

• 編譯型程序比解釋型程序消耗的內存更少。

• 不利的一面——編譯器比解釋器要難寫得多。

• 編譯器在調試程序時提供不了多少幫助——有多少次在你的C語言代碼中遇到一個「空指針異常」時，需要花費好幾個小時來明確錯誤到底在代碼中的什麼位置。

• 可執行的編譯型代碼要比相同的解釋型代碼大許多。例如，C/C++的.exe文件要比同樣功能的Java的.class文件大很多。

• 編譯型程序是面向特定平台的因而是平台依賴的。

• 編譯型程序不支持代碼中實現安全性——例如，一個編譯型的程序可以訪問內存的任何區域，並且可以對你的PC做它想做的任何事情（大部分病毒是使用編譯型語言編寫的）

• 由於鬆散的安全性和平台依賴性，編譯型語言不太適合開發網際網路或者基於Web的應用。

解釋型語言：

• 解釋型語言提供了極佳的調試支持。一名Java程序員只需要幾分鍾就可以定位並修復一個「空指針異常」，因為Java運行環境不僅指明了異常的性質，而且給出了異常發生位置具體的行號和函數調用順序（著名的堆棧跟蹤信息）。這樣的便利是編譯型語言所無法提供的。

• 另一個優勢是解釋器比編譯器容易實現

• 解釋型語言最大的優勢之一是其平台獨立性

• 解釋型語言也可以保證高度的安全性——這是互聯網應用迫切需要的

• 中間語言代碼的大小比編譯型可執行代碼小很多

• 平台獨立性，以及嚴密的安全性是使解釋型語言成為適合互聯網和Web應用的理想語言的2個最重要的因素。

• 解釋型語言存在一些嚴重的缺點。解釋型應用佔用更多的內存和CPU資源。這是由於，為了運行解釋型語言編寫的程序，相關的解釋器必須首先運行。解釋器是復雜的，智能的，大量消耗資源的程序並且它們會佔用很多CPU周期和內存。

• 由於解釋型應用的decode-fetch-execute（解碼-抓取-執行）的周期，它們比編譯型程序慢很多。

• 解釋器也會做很多代碼優化，運行時安全性檢查；這些額外的步驟佔用了更多的資源並進一步降低了應用的運行速度。

④ 編譯型語言和解釋型語言各自的優缺點是什麼

一、編譯型語言

優點：運行速度快，代碼效率高，編譯後的程序不可修改，保密性較好。

缺點：代碼需要經過編譯方可運行，可移植性差，只能在兼容的操作系統上運行 。

二、解釋型語言

優點：可移植性較好，只要有解釋環境，可在不同的操作系統上運行。

缺點：運行需要解釋環境，運行起來比編譯的要慢，佔用資源也要多一些，代碼效率低，代碼修改後就可運行，不需要編譯過程。

(4)jvm的編譯模式和解釋模式擴展閱讀：

編譯型語言：程序在執行之前需要一個專門的編譯過程，把程序編譯成 為機器語言的文件，運行時不需要重新翻譯，直接使用編譯的結果就行了。程序執行效率高，依賴編譯器，跨平台性差些。如C、C++、Delphi等。而相對的，解釋性語言編寫的程序不進行預先編譯，以文本方式存儲程序代碼。在發布程序時，看起來省了道編譯工序。但是在運行程序的時候，解釋性語言必須先解釋再運行。

⑤ JAVA語言是解釋型還是編譯型語言

java的編譯器先將其編譯為class文件，也就是位元組碼；然後將位元組碼交由jvm(java虛擬機)解釋執行；
所以很多地方都說「java是一種半編譯、半解釋執行」的語言；
近來(其實也不是很"近")Oracle的(以前是Sun的)HotSpot VM採用了jit compile(just in time compilation)技術，將運行頻率很高的位元組碼直接編譯為機器指令執行以提高性能, 所以當位元組碼被jit編譯為機器碼的時候，要說它是編譯執行的也可以...
不過總體來講，java的編譯結果是被jvm「解釋執行」的，所以這么說也能說通，而其實這個「是編譯還是解釋」這個概念在這里已經有點模糊了，理解它的過程就行了，不必下一個「精確」的定義;
而我自己仍然贊成「java是編譯型語言」的說法，因為「編譯」其本質就是「把一個相對高級的語言轉換為另一個相對低級的語言」，而由java -> class文件的編譯已經滿足了這個特徵; 而後面你要說jvm是「解釋執行」的，那其實硬體對於機器碼又何嘗不是「解釋執行」呢？

⑥ Java語言中編譯執行和解釋執行的區別

編譯執行和解釋執行是不同語言之間的特性，所有的java都是編譯執行的。 如果不是編譯執行，其實已經完全不用java的編譯器。那麼只是一個使用java語法的另一種語言而已。
編譯執行是指把代碼先編譯成機器碼。然後按順序運行，如果編譯中有任何異常，都無法繼續運行。java的編譯就是把java轉換成class。
而解釋執行則是運行到哪一行代碼就執行哪一行代碼。如果其他代碼有錯誤但沒有運行到，一般不會影響。
比較起來，編譯執行速度要快的多。而解釋執行則在於比較靈活。可以動態修改。甚至可以在代碼運行到指定語句之前，修改該代碼。

⑦ Java jvm講解

JVM是Java Virtual Machine（Java虛擬機）的縮寫，JVM是一種用於計算設備的規范，它是一個虛構出來的計算機，是通過在實際的計算機上模擬模擬各種計算機功能來實現的。

Java語言的一個非常重要的特點就是與平台的無關性。而使用Java虛擬機是實現這一特點的關鍵。一般的高級語言如果要在不同的平台上運行，至少需要編譯成不同的目標代碼。而引入Java語言虛擬機後，Java語言在不同平台上運行時不需要重新編譯。Java語言使用Java虛擬機屏蔽了與具體平台相關的信息，使得Java語言編譯程序只需生成在Java虛擬機上運行的目標代碼（位元組碼），就可以在多種平台上不加修改地運行。Java虛擬機在執行位元組碼時，把位元組碼解釋成具體平台上的機器指令執行。這就是Java的能夠「一次編譯，到處運行」的原因。

從Java平台的邏輯結構上來看，我們可以從下圖來了解JVM：