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JVM的架构模型

西曲风 2022-02-08 阅读 55

Java编译器输入的指令流基本上是一种基于栈的指令集架构,另外一种指令集架构则是基于寄存器的指令集架构

基于栈的指令集架构的特点

  • 设计和实现更简单,适用于资源受限的系统;

  • 避开了寄存器的分配难题,使用零地址指令方式分配;

  • 指令流中的指令大部分是零地址指令,其执行过程依赖于操作栈,指令集更小,编译器容易实现;

  • 不需要硬件支持,可移植性好,更好实现跨平台。

基于寄存器架构的特点

  • 典型的应用是X86的二进制指令集:比如传统的PC以及Android的Davlik虚拟机;

  • 指令级架构完全依赖于硬件,可移植性差;

  • 性能优秀,执行效率高;

  • 花费更少的指令去完成一项操作;

  • 在大部分情况下,基于寄存器架构的指令集往往都是一地址指令、二地址指令和三地址指令为主,而基于栈架构的指令集却是以零地址指令为主。

例子

执行2+3操作

基于栈架构的指令集:反编译后的字节码指令
在这里插入图片描述
基于寄存器架构的指令集:反编译后的字节码指令
在这里插入图片描述
对比可得:基于寄存器架构的指令集代码更简短。

总结:

  • 由于跨平台性的设计,Java的指令集都是根据栈来设计的。不同平台的CPU架构不同,所以不能设计为基于寄存器的。优点是跨平台,指令集小,编译器容易实现,缺点是性能下降,实现同样的功能需要更多的指令。

  • 时至今日,尽管嵌入式平台已经不是Java程序的主流运行平台了(准确来说应该是HotSpotVM的宿主环境已经不局限于嵌入式平台了),那么为什么不将架构更换为基于寄存器的架构呢?

  • 栈: 跨平台性、指令集小、指令多;执行性能比寄存器差。

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