Welche Vorteile bietet das Kompilieren und Ausführen von Java?

Java-Code wird in der JVM kompiliert und ausgeführt. Welche Vorteile bietet diese Ausführungsweise?

Im Gegensatz zur C/C++-Sprache, die direkt kompiliert werden kann, um ein Codeformat zu generieren, das die CPU verstehen kann, allgemein bekannt als Maschinencode, kompiliert Java den Code in Wörter ausführbar durch den Abschnittscode der virtuellen Maschine. Die Java Virtual Machine kann je nach Plattform (Windows, Linux, Mac usw.) per Hardware oder Software implementiert werden. Dies hat den Vorteil, dass der Java-Code, sobald er in Bytecode kompiliert ist, auf verschiedenen virtuellen Maschinenplattformen ausgeführt werden kann. Dies ist das, was wir oft sagen: „Einmal kompilieren, überall ausführen“. Darüber hinaus bietet die virtuelle Maschine auch eine dynamische Erkennung wie Hosting-Umgebung, Array außerhalb der Grenzen, dynamischer Typ, Sicherheitsberechtigungen usw., sodass wir der Entwicklung der Geschäftslogik mehr Aufmerksamkeit schenken können.

Java Virtual Machine

Aus Sicht der virtuellen Maschine erfordert die Ausführung von Java-Code zunächst das Laden der kompilierten Klassendatei in die Java Virtual Machine. Die geladene Java-Klasse wird im Methodenbereich gespeichert. Die Java Virtual Machine unterteilt den Laufzeitspeicherbereich in fünf Teile, nämlich Methodenbereich, Heap, PC-Register, Java-Methodenstapel und lokalen Methodenstapel.

Laufender Java-Prozess

Während des laufenden Prozesses generiert die Java Virtual Machine bei jedem Aufruf einer Java-Methode einen Stapelrahmen im Java-Methodenstapel des aktuellen Threads . Badeanzug enthält lokale Variablen und Bytecode-Operanden. Die Größe dieses Rahmens wird im Voraus berechnet, und die Java Virtual Machine erfordert keinen zusammenhängenden Stapelspeicher. Beim Beenden einer Methode, unabhängig davon, ob sie normal oder abnormal zurückkehrt, öffnet die Java Virtual Machine den aktuellen Frame und verwirft ihn. Aus Hardware-Sicht kann Java-Bytecode nicht direkt ausgeführt werden, daher muss die Java Virtual Machine den Bytecode in Maschinencode übersetzen, den die CPU erkennen kann.
Im obigen Übersetzungsprozess gibt es zwei Situationen: Die erste ist die Interpretation und Ausführung, dh die schrittweise Übersetzung des Bytecodes in Maschinencode und die zweite Ausführung konvertiert einen Alle Bytecodes in der Methode werden vor der Ausführung in Maschinencode übersetzt.

Der Vorteil des ersteren besteht darin, dass nicht auf die Kompilierung gewartet werden muss, und der Vorteil des letzteren besteht darin, dass er tatsächlich schneller ausgeführt wird. Um eine höhere Laufgeschwindigkeit zu erreichen, verwenden virtuelle Java-Maschinen normalerweise zwei Methoden, nämlich den gemischten Modus, der die Vorteile beider kombiniert. Die Just-in-Time-Kompilierungstechnologie basiert auf der Theorie der 80-20-Regel, das heißt, 20 % des Codes beanspruchen 80 % der Rechenressourcen. Für die meisten ungewöhnlichen Codes wird die Interpretation verwendet, und für eine kleine Anzahl häufig verwendeter Codes wird die Just-in-Time-Kompilierung verwendet, um eine angemessene Ausführungsgeschwindigkeit zu erreichen.

Wenn die Rechenressourcen ausreichend sind, werden Bytecode-Interpretation, Ausführung, spontane Kompilierung und gleichzeitige Ausführung durchgeführt. Sobald die Kompilierung abgeschlossen ist, kann die Interpretationsausführung beim nächsten Mal ersetzt und der Maschinencode direkt ausgeführt werden. Im Allgemeinen hängt die Ausführungseffizienz von Java-Code stark von der Konfiguration und dem Betriebsmodus der virtuellen Maschine ab. Durch die Optimierung der virtuellen Java-Maschine kann die Ausführungseffizienz des Codes effektiv verbessert werden.

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