简述JVM——本地方法接口和执行引擎

Posted 2022-12-04 KookNut39

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这篇文章是补充上篇文章没写完的内容，大家如果想看完整版，大家可以进入专栏，查看上篇文章

1.3 本地方法接口

本地方法就是底层不是由 Java 实现的方法，比如C/C++

一个本地方法就是一个Java调用非Java代码的接口，这个特性不是 Java 独有所有的语言都有这个特性，比如C++语言可能也会调用由C实现的底层函数。

定义一个本地方法时，不需要给它实现体，因为他的实现体是由非Java语言在外面实现的

关键字 native 可以与其他所有的 Java 标识符连用，但是 abstract 除外，因为这个类本来就是一个接口。

本地方法的用途：

1. 与 Java 环境外交互：
   有时 Java应用需要与 Java外面的环境交互，这是本地方法存在的主要原因。你可以想想 Java 需要与一些底层系统，如某些硬件交换信息时的情况。本地方法正式这样的一种交流机制：它为我们提供了一个非常简洁的接口，而且我们无需去了解 Java应用之外的繁琐细节。

2. 与操作系统交互（比如线程最后要回归于操作系统线程）：

   JVM 支持着 Java 语言本身和运行库，它是 Java 程序赖以生存的平台，它由一个解释器（解释字节码）和一些连接到本地代码的库组成。然而不管他有多么的强大，它毕竟不是一个完整的系统，它经常依赖于一些底层系统的支持。这些底层系统常常是强大的操作系统。通过使用本地方法，我们得以用 Java 实现了 jre 的与底层系统的交互，甚至 JVM的一些部分就是用 C 写的。还有，如果我们要使用一些 Java 语言本身没有提供封装的操作系统特性时，我们也需要使用本地方法。

1.4执行引擎

JVM 的主要任务是负责装载字节码到其内部，但字节码并不能够直接运行在操作系统之上，因为字节码指令并非等价于本地机器指令，它内部包含的仅仅只是一些能够被 JVM 所识别的字节码指令、符号表，以及其他辅助信息。那么，如果想要让一个 Java 程序运行起来，执行引擎（Execution Engine）的任务就是将字节码指令解释/编译为对应平台上（操作系统）的本地机器指令才可以。简单来说，JVM 中的执行引擎将高级语言翻译为机器语言，这样机器就认识了。

前端编译和后端编译：

1. 前端编译：从Java程序文件（.java）到字节码文件（.class）
2. 后端编译：在运行时把 .class 文件编译成本地机器码

解释器和 JIT 编译器：

1. 解释器：当 Java 虚拟机启动时会根据预定义的规范对字节码采用逐行解释的方式执行，将每条字节码文件中的内容“翻译”为对应平台的本地机器指令执行。
2. JIT（Just In Time Compiler）编译器：就是虚拟机将源代码一次性全部直接编译成和本地机器平台相关的机器语言，但并不是马上执行。

提到这就不得不提半编译半解释型语言：

就是即解释也编译，这样做的好处就是响应快，效率高。

为什么Java是半编译半解释型语言：

JVM 设计者为了满足 Java 程序实现跨平台特性，所有没有由高级语言直接生成本地机器指令（操作系统不同本地机器指令也不同），从而诞生了实现解释器在运行时采用逐行解释字节码执行程序的想法。

解释器真正意义上所承担的角色就是一个运行时“翻译者”，将字节码文件中的内容“翻译”为对应平台的本地机器指令执行，因为解释一句执行一句，所以执行效率比较低。

JIT 编译器将字节码翻译成本地代码后，就可以做一个缓存操作，执行效率就变高了。是否需要启动 JIT 编译器将字节码直接编译为对应平台的本地机器指令，则需要根据代码被调用执行的频率而定。JIT 编译器在运行时会针对那些频繁被调用的“热点代码”做出深度优化，将其直接编译为对应平台的本地机器指令，以此提升 Java 程序的执行性能。（一个被多次调用的方法，或者是一-个方法体内部循环次数较多的循环体都可以被称之为“热点代码”。）

同时使用JIT 编译器和解释器的原因？

1. 当程序启动后，解释器可以马上发挥作用，响应速度快，省去编译的时间，立即执行。
2. 编译器要想发挥作用，把代码编译成本地代码，需要一定的执行时间，但编译为本地代码后，执行效率高。就需要采用解释器与即时编译器并存的架构来换取一个平衡点。

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