什么是字节码?采用字节码的好处是什么?

news/2024/5/25 10:41:23/文章来源:https://blog.csdn.net/tszc95/article/details/136638936

        在 Java 中,JVM 可以理解的代码就叫做字节码(即扩展名为 .class 的文件),字节码是一种中间代码,它是由源代码经过编译生成的一种二进制表示形式。字节码通常不针对特定的硬件平台,而是针对虚拟机设计的,它不面向任何特定的处理器,只面向虚拟机。Java 语言通过字节码的方式,在一定程度上解决了传统解释型语言执行效率低的问题,同时又保留了解释型语言可移植的特点。

         Java 程序运行时相对来说还是高效的(不过,和 C、 C++,Rust,Go 等语言还是有一定差距的),而且,由于字节码并不针对一种特定的机器,因此,Java 程序无须重新编译便可在多种不同操作系统的计算机上运行。

        需要格外注意的是 .class->机器码 这一步。在这一步 JVM 类加载器首先加载字节码文件,然后通过解释器逐行解释执行,这种方式的执行速度会相对比较慢。而且,有些方法和代码块是经常需要被调用的(也就是所谓的热点代码),所以后面引进了 JIT(Just in Time Compilation) 编译器,而 JIT 属于运行时编译。当 JIT 编译器完成第一次编译后,其会将字节码对应的机器码保存下来,下次可以直接使用。机器码的运行效率肯定是高于 Java 解释器的。这也解释了为什么经常会说 Java 是编译与解释共存的语言

        HotSpot 采用了惰性评估(Lazy Evaluation)的做法,根据二八定律,消耗大部分系统资源的只有那一小部分的代码(热点代码),而这也就是 JIT 所需要编译的部分。JVM 会根据代码每次被执行的情况收集信息并相应地做出一些优化,因此执行的次数越多,它的速度就越快。

JDK、JRE、JVM、JIT 这四者的关系如下图所示。

                                  

下面这张图是 JVM 的大致结构模型。

采用字节码的好处包括:

  1. 平台无关性: 字节码可以在不同的操作系统和硬件平台上运行,只要有对应的解释器或虚拟机即可,这使得程序具有更好的可移植性。

  2. 安全性: 字节码可以在执行前进行安全检查和验证,以防止一些潜在的安全漏洞,从而提高程序的安全性。

  3. 性能优化: 字节码可以经过优化和调整,以提高程序的性能表现。虚拟机可以实施各种技术来加速字节码的执行,如即时编译(Just-In-Time Compilation)等。

  4. 动态性: 字节码的动态特性使得程序可以在运行时进行动态加载和更新,从而更灵活地适应不同的需求和环境。

  5. 便捷性: 字节码可以方便地在网络上传输和存储,例如Java的Applet就是基于这种特性实现的。

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