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基于寄存器与基于栈


对于我们而言,基于寄存器都比较熟悉,我们熟悉的x86和arm指令大多如此。那么基于栈是什么?实际上基于栈对于一些资源稀缺型的设备(机顶盒、嵌入式)使用比较多。而JVM采用基于栈的原因是因为Java的设计想法就是既能运行于服务器,又能运行于嵌入式设备(Java ME),因为基于栈的通用性比较好所以JVM采用它。

基于栈的本质

基于栈本质是利用了操作栈存储了操作数,替代了操作数放在指令中的方式(基于寄存器)。

以下引自:​​ 基于栈的虚拟机 VS 基于寄存器的虚拟机​​
例如执行”a = b + c”,在基于栈的虚拟机上字节码指令如下所示:

I1: LOAD C
I2: LOAD B
I3: ADD
I4: STORE A

由于操作数都是隐式地,所以指令可以做的很短,一般都是一个或者两个字节。但是显而易见就是指令条数会显著增加。而基于寄存器虚拟机执行该操作只有一条指令:

I1: add a, b, c

其中a,b,c都是虚拟寄存器。操作数栈上的变化如下图所示:

首先从符号表上读取数据压入操作数栈,

基于寄存器与基于栈_操作数

然后从栈中弹出操作数执行加法运算,这步操作有物理机器执行,如下图所示:

基于寄存器与基于栈_栈_02

两者代码比较

以下引自:​​Android Dalvik虚拟机初识​​
我们从下面的截图可以明了的看到与同一段Java代码对应的Java bytecode 与Dalvid bytecode的比较。

基于寄存器与基于栈_操作数_03

【说明】

0x04 iconst_1 将int型1推送至栈顶(操作栈)
0x05 iconst_2 将int型2推送至栈顶
0x1a iload_0 将第一个int型本地变量(从局部变量表)推送至栈顶
0x1b iload_1 将第二个int型本地变量推送至栈顶


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