jvm的编译模式和解释模式

① 谁能简单阐述下java编译执行的过程

Java虚拟机(JVM)是可运行Java代码的假想计算机。

只要根据JVM规格描述将解释器移植到特定的计算机上，就能保证经过编译的任何Java代码能够在该系统上运行。

本文首先简要介绍从Java文件的编译到最终执行的过程，随后对JVM规格描述作一说明。

一.Java源文件的编译、下载、解释和执行

Java应用程序的开发周期包括编译、下载、解释和执行几个部分。

Java编译程序将Java源程序翻译为JVM可执行代码?字节码。

这一编译过程同C/C++的编译有些不同。

当C编译器编译生成一个对象的代码时，该代码是为在某一特定硬件平台运行而产生的。

因此，在编译过程中，编译程序通过查表将所有对符号的引用转换为特定的内存偏移量，以保证程序运行。

Java编译器却不将对变量和方法的引用编译为数值引用，也不确定程序执行过程中的内存布局，而是将这些符号引用信息保留在字节码中，由解释器在运行过程中创立内存布局，然后再通过查表来确定一个方法所在的地址。

这样就有效的保证了Java的可移植性和安全性。

运行JVM字节码的工作是由解释器来完成的。

解释执行过程分三部进行：代码的装入、代码的校验和代码的执行。

装入代码的工作由"类装载器"（classloader）完成。

类装载器负责装入运行一个程序需要的所有代码，这也包括程序代码中的类所继承的类和被其调用的类。

当类装载器装入一个类时，该类被放在自己的名字空间中。

除了通过符号引用自己名字空间以外的类，类之间没有其他办法可以影响其他类。

在本台计算机上的所有类都在同一地址空间内，而所有从外部引进的类，都有一个自己独立的名字空间。

这使得本地类通过共享相同的名字空间获得较高的运行效率，同时又保证它们与从外部引进的类不会相互影响。

当装入了运行程序需要的所有类后，解释器便可确定整个可执行程序的内存布局。

解释器为符号引用同特定的地址空间建立对应关系及查询表。

通过在这一阶段确定代码的内存布局，Java很好地解决了由超类改变而使子类崩溃的问题，同时也防止了代码对地址的非法访问。

随后，被装入的代码由字节码校验器进行检查。

校验器可发现操作数栈溢出，非法数据类型转化等多种错误。

通过校验后，代码便开始执行了。

Java字节码的执行有两种方式：

1.即时编译方式：解释器先将字节码编译成机器码，然后再执行该机器码。

2.解释执行方式：解释器通过每次解释并执行一小段代码来完成Java字节码程序的所有操作。

通常采用的是第二种方法。

由于JVM规格描述具有足够的灵活性，这使得将字节码翻译为机器代码的工作

具有较高的效率。

对于那些对运行速度要求较高的应用程序，解释器可将Java字节码即时编译为机器码，从而很好地保证了Java代码的可移植性和高性能。

二.JVM规格描述

JVM的设计目标是提供一个基于抽象规格描述的计算机模型，为解释程序开发人员提很好的灵活性，同时也确保Java代码可在符合该规范的任何系统上运行。

JVM对其实现的某些方面给出了具体的定义，特别是对Java可执行代码，即字节码(Bytecode)的格式给出了明确的规格。

这一规格包括操作码和操作数的语法和数值、标识符的数值表示方式、以及Java类文件中的Java对象、常量缓冲池在JVM的存储映象。

这些定义为JVM解释器开发人员提供了所需的信息和开发环境。

Java的设计者希望给开发人员以随心所欲使用Java的自由。

JVM定义了控制Java代码解释执行和具体实现的五种规格，它们是：

JVM指令系统

JVM寄存器

JVM栈结构

JVM碎片回收堆

JVM存储区

2.1JVM指令系统

JVM指令系统同其他计算机的指令系统极其相似。

Java指令也是由操作码和操作数两部分组成。

操作码为8位二进制数，操作数进紧随在操作码的后面，其长度根据需要而不同。

操作码用于指定一条指令操作的性质（在这里我们采用汇编符号的形式进行说明），如iload表示从存储器中装入一个整数，anewarray表示为一个新数组分配空间，iand表示两个整数的"与"，ret用于流程控制，表示从对某一方法的调用中返回。

当长度大于8位时，操作数被分为两个以上字节存放。

JVM采用了"bigendian"的编码方式来处理这种情况，即高位bits存放在低字节中。

这同Motorola及其他的RISCCPU采用的编码方式是一致的，而与Intel采用的"littleendian"的编码方式即低位bits存放在低位字节的方法不同。

Java指令系统是以Java语言的实现为目的设计的，其中包含了用于调用方法和监视多先程系统的指令。

Java的8位操作码的长度使得JVM最多有256种指令，目前已使用了160多种操作码。

2.2JVM指令系统

所有的CPU均包含用于保存系统状态和处理器所需信息的寄存器组。

如果虚拟机定义较多的寄存器，便可以从中得到更多的信息而不必对栈或内存进行访问，这有利于提高运行速度。

然而，如果虚拟机中的寄存器比实际CPU的寄存器多，在实现虚拟机时就会占用处理器大量的时间来用常规存储器模拟寄存器，这反而会降低虚拟机的效率。

针对这种情况，JVM只设置了4个最为常用的寄存器。

它们是：

pc程序计数器

optop操作数栈顶指针

frame当前执行环境指针

vars指向当前执行环境中第一个局部变量的指针

所有寄存器均为32位。

pc用于记录程序的执行。

optop,frame和vars用于记录指向Java栈区的指针。

2.3JVM栈结构

作为基于栈结构的计算机，Java栈是JVM存储信息的主要方法。

当JVM得到一个Java字节码应用程序后，便为该代码中一个类的每一个方法创建一个栈框架，以保存该方法的状态信息。

每个栈框架包括以下三类信息：

局部变量

执行环境

操作数栈

局部变量用于存储一个类的方法中所用到的局部变量。

vars寄存器指向该变量表中的第一个局部变量。

执行环境用于保存解释器对Java字节码进行解释过程中所需的信息。

它们是：上次调用的方法、局部变量指针和操作数栈的栈顶和栈底指针。

执行环境是一个执行一个方法的控制中心。

例如：如果解释器要执行iadd(整数加法)，首先要从frame寄存器中找到当前执行环境，而后便从执行环境中找到操作数栈，从栈顶弹出两个整数进行加法运算，最后将结果压入栈顶。

操作数栈用于存储运算所需操作数及运算的结果。

2.4JVM碎片回收堆

Java类的实例所需的存储空间是在堆上分配的。

解释器具体承担为类实例分配空间的工作。

解释器在为一个实例分配完存储空间后，便开始记录对该实例所占用的内存区域的使用。

一旦对象使用完毕，便将其回收到堆中。

在Java语言中，除了new语句外没有其他方法为一对象申请和释放内存。

对内存进行释放和回收的工作是由Java运行系统承担的。

这允许Java运行系统的设计者自己决定碎片回收的方法。

在SUN公司开发的Java解释器和HotJava环境中，碎片回收用后台线程的方式来执行。

这不但为运行系统提供了良好的性能，而且使程序设计人员摆脱了自己控制内存使用的风险。

2.5JVM存储区

JVM有两类存储区：常量缓冲池和方法区。

常量缓冲池用于存储类名称、方法和字段名称以及串常量。

方法区则用于存储Java方法的字节码。

对于这两种存储区域具体实现方式在JVM规格中没有明确规定。

这使得Java应用程序的存储布局必须在运行过程中确定，依赖于具体平台的实现方式。

JVM是为Java字节码定义的一种独立于具体平台的规格描述，是Java平 *** 立性的基础。

目前的JVM还存在一些限制和不足，有待于进一步的完善，但无论如何，JVM的思想是成功的。

对比分析：如果把Java原程序想象成我们的C++原程序，Java原程序编译后生成的字节码就相当于C++原程序编译后的80x86的机器码（二进制程序文件），JVM虚拟机相当于80x86计算机系统,Java解释器相当于80x86CPU。

在80x86CPU上运行的是机器码，在Java解释器上运行的是Java字节码。

Java解释器相当于运行Java字节码的“CPU”,但该“CPU”不是通过硬件实现的，而是用软件实现的。

Java解释器实际上就是特定的平台下的一个应用程序。

只要实现了特定平台下的解释器程序，Java字节码就能通过解释器程序在该平台下运行，这是Java跨平台的根本。

当前，并不是在所有的平台下都有相应Java解释器程序，这也是Java并不能在所有的平台下都能运行的原因，它只能在已实现了Java解释器程序的平台下运行。

② Java是解释型还是编译型

有人说Java是编译型的。因为所有的Java代码都是要编译的，.java不经过编译就无法执行。
也有人说Java是解释型的。因为java代码编译后不能直接运行，它是解释运行在JVM上的，所以它是解释型的。对于C和C++，它们经过一次编译之后，可以由操作系统直接执行，所以它们是编译型语言。而Java不一样，它首先由编译器编译成.class（字节码）文件，然后在通过JVM从.class文件中读一行解释执行一行，所以它是解释型的语言。也正是由于java对于多种不同的操作系统有不同的JVM，所以实现了真正意义上的跨平台。（1）Java语言的编译-->解释-->运行过程
（2）JVM到这里，大家应该也都明白了。最后给出编译型语言和解释型语言的定义。
定义：编译型语言：把做好的源程序全部编译成二进制代码的可运行程序。然后，可直接运行这个程序。
解释型语言：把做好的源程序翻译一句，然后执行一句，直至结束！特点：编译型语言，执行速度快、效率高；依靠编译器、跨平台性差。
解释型语言，执行速度慢、效率低；依靠解释器、跨平台性好。

③ 编译型语言和解释型语言的区别

编译型语言在程序执行之前，有一个单独的编译过程，将程序翻译成机器语言就不用再进行翻译了。

解释型语言，是在运行的时候将程序翻译成机器语言，所以运行速度相对于编C/C++ 等都是编译型语言，而Java，C#等都是解释型语言。

虽然Java程序在运行之前也有一个编译过程，但是并不是将程序编译成机器语言，而是将它编译成字节码（可以理解为一个中间语言）。
在运行的时候，由JVM将字节码再翻译成机器语言。
注：脚本语言一般都有相应的脚本引擎来解释执行。 他们一般需要解释器才能运行。JAVASCRIPT,ASP,PHP,PERL,Nuva都是脚本语言。C/C++编译、链接后，可形成独立执行的exe文件。

编译型语言：

• 编译型语言最大的优势之一就是其执行速度。用C/C++编写的程序运行速度要比用Java编写的相同程序快30%-70%。

• 编译型程序比解释型程序消耗的内存更少。

• 不利的一面——编译器比解释器要难写得多。

• 编译器在调试程序时提供不了多少帮助——有多少次在你的C语言代码中遇到一个“空指针异常”时，需要花费好几个小时来明确错误到底在代码中的什么位置。

• 可执行的编译型代码要比相同的解释型代码大许多。例如，C/C++的.exe文件要比同样功能的Java的.class文件大很多。

• 编译型程序是面向特定平台的因而是平台依赖的。

• 编译型程序不支持代码中实现安全性——例如，一个编译型的程序可以访问内存的任何区域，并且可以对你的PC做它想做的任何事情（大部分病毒是使用编译型语言编写的）

• 由于松散的安全性和平台依赖性，编译型语言不太适合开发因特网或者基于Web的应用。

解释型语言：

• 解释型语言提供了极佳的调试支持。一名Java程序员只需要几分钟就可以定位并修复一个“空指针异常”，因为Java运行环境不仅指明了异常的性质，而且给出了异常发生位置具体的行号和函数调用顺序（着名的堆栈跟踪信息）。这样的便利是编译型语言所无法提供的。

• 另一个优势是解释器比编译器容易实现

• 解释型语言最大的优势之一是其平台独立性

• 解释型语言也可以保证高度的安全性——这是互联网应用迫切需要的

• 中间语言代码的大小比编译型可执行代码小很多

• 平台独立性，以及严密的安全性是使解释型语言成为适合互联网和Web应用的理想语言的2个最重要的因素。

• 解释型语言存在一些严重的缺点。解释型应用占用更多的内存和CPU资源。这是由于，为了运行解释型语言编写的程序，相关的解释器必须首先运行。解释器是复杂的，智能的，大量消耗资源的程序并且它们会占用很多CPU周期和内存。

• 由于解释型应用的decode-fetch-execute（解码-抓取-执行）的周期，它们比编译型程序慢很多。

• 解释器也会做很多代码优化，运行时安全性检查；这些额外的步骤占用了更多的资源并进一步降低了应用的运行速度。

④ 编译型语言和解释型语言各自的优缺点是什么

一、编译型语言

优点：运行速度快，代码效率高，编译后的程序不可修改，保密性较好。

缺点：代码需要经过编译方可运行，可移植性差，只能在兼容的操作系统上运行 。

二、解释型语言

优点：可移植性较好，只要有解释环境，可在不同的操作系统上运行。

缺点：运行需要解释环境，运行起来比编译的要慢，占用资源也要多一些，代码效率低，代码修改后就可运行，不需要编译过程。

(4)jvm的编译模式和解释模式扩展阅读：

编译型语言：程序在执行之前需要一个专门的编译过程，把程序编译成 为机器语言的文件，运行时不需要重新翻译，直接使用编译的结果就行了。程序执行效率高，依赖编译器，跨平台性差些。如C、C++、Delphi等。而相对的，解释性语言编写的程序不进行预先编译，以文本方式存储程序代码。在发布程序时，看起来省了道编译工序。但是在运行程序的时候，解释性语言必须先解释再运行。

⑤ JAVA语言是解释型还是编译型语言

java的编译器先将其编译为class文件，也就是字节码；然后将字节码交由jvm(java虚拟机)解释执行；
所以很多地方都说“java是一种半编译、半解释执行”的语言；
近来(其实也不是很"近")Oracle的(以前是Sun的)HotSpot VM采用了jit compile(just in time compilation)技术，将运行频率很高的字节码直接编译为机器指令执行以提高性能, 所以当字节码被jit编译为机器码的时候，要说它是编译执行的也可以...
不过总体来讲，java的编译结果是被jvm“解释执行”的，所以这么说也能说通，而其实这个“是编译还是解释”这个概念在这里已经有点模糊了，理解它的过程就行了，不必下一个“精确”的定义;
而我自己仍然赞成“java是编译型语言”的说法，因为“编译”其本质就是“把一个相对高级的语言转换为另一个相对低级的语言”，而由java -> class文件的编译已经满足了这个特征; 而后面你要说jvm是“解释执行”的，那其实硬件对于机器码又何尝不是“解释执行”呢？

⑥ Java语言中编译执行和解释执行的区别

编译执行和解释执行是不同语言之间的特性，所有的java都是编译执行的。 如果不是编译执行，其实已经完全不用java的编译器。那么只是一个使用java语法的另一种语言而已。
编译执行是指把代码先编译成机器码。然后按顺序运行，如果编译中有任何异常，都无法继续运行。java的编译就是把java转换成class。
而解释执行则是运行到哪一行代码就执行哪一行代码。如果其他代码有错误但没有运行到，一般不会影响。
比较起来，编译执行速度要快的多。而解释执行则在于比较灵活。可以动态修改。甚至可以在代码运行到指定语句之前，修改该代码。

⑦ Java jvm讲解

JVM是Java Virtual Machine（Java虚拟机）的缩写，JVM是一种用于计算设备的规范，它是一个虚构出来的计算机，是通过在实际的计算机上仿真模拟各种计算机功能来实现的。

Java语言的一个非常重要的特点就是与平台的无关性。而使用Java虚拟机是实现这一特点的关键。一般的高级语言如果要在不同的平台上运行，至少需要编译成不同的目标代码。而引入Java语言虚拟机后，Java语言在不同平台上运行时不需要重新编译。Java语言使用Java虚拟机屏蔽了与具体平台相关的信息，使得Java语言编译程序只需生成在Java虚拟机上运行的目标代码（字节码），就可以在多种平台上不加修改地运行。Java虚拟机在执行字节码时，把字节码解释成具体平台上的机器指令执行。这就是Java的能够“一次编译，到处运行”的原因。

从Java平台的逻辑结构上来看，我们可以从下图来了解JVM：