Байт-код Java

20.09.2021

Байт-код Java — набор инструкций, исполняемых виртуальной машиной Java. Каждый код операции байт-кода — один байт; используются не все 256 возможных значений кодов операций, 51 из них зарезервирован для использования в будущем.

Для программирования на языке Java или других JVM-совместимых языках знание особенностей байт-кода не обязательно, тем не менее, «понимание байт-кода и понимание механизмов его генерации компилятором Java помогает Java-программисту так же, как и знание языка ассемблера помогает программисту, пишущему на Си или C++».

Инструкции

Код CA16 зарезервирован для использования отладчиком и не используется языком, как и коды FE16 и FF16, которые зарезервированы для использования виртуальной машиной и отладчиками. Коды в диапазоне CB16—FD16 в текущей версии JVM не используются и зарезервированы для будущих дополнений.

Инструкции можно разделить на несколько групп:

  • загрузка и сохранение (например, ALOAD_0, ISTORE),
  • арифметические и логические операции (например, IADD, FCMPL),
  • преобразование типов (например, I2B, D2I),
  • создание и преобразование объекта (например, NEW, PUTFIELD),
  • управление стеком (например, DUP, POP),
  • операторы перехода (например, GOTO, IFEQ),
  • вызовы методов и возврат (например, INVOKESTATIC, IRETURN).

Также есть несколько инструкций, выполняющих специфические задачи, такие как выбрасывание исключений, синхронизация и так далее.

Многие инструкции имеют префиксы или суффиксы, соответствующие их операндам:

Например, операция IADD — сложение двух целых чисел, в то время как FADD — сложение чисел с плавающей точкой.

Пример

Код на языке Java:

outer: for (int i = 2; i < 1000; i++) { for (int j = 2; j < i; j++) { if (i % j == 0) continue outer; } System.out.println (i); }

компилятор может транслировать в следующий байт-код:

0: iconst_2 1: istore_1 2: iload_1 3: sipush 1000 6: if_icmpge 44 9: iconst_2 10: istore_2 11: iload_2 12: iload_1 13: if_icmpge 31 16: iload_1 17: iload_2 18: irem 19: ifne 25 22: goto 38 25: iinc 2, 1 28: goto 11 31: getstatic #84; //Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream; 34: iload_1 35: invokevirtual #85; //Method java/io/PrintStream.println:(I)V 38: iinc 1, 1 41: goto 2 44: return

Генерация

В большинстве случаев байт-код Java генерируется для исполнения на виртуальной машине Java из исходного кода на языке Java. Единственный оригинальный компилятор, преобразующий код на языке Java в байт-код Java — это Javac, созданный компанией Sun Microsystems. Но поскольку все спецификации байт-кода Java доступны, существуют и сторонние компиляторы, генерирующие этот байт-код. Примеры таких компиляторов:

  • Jikes — компилирует код на Java в Java-байт-код (разработан IBM, написан на C++),
  • Espresso — компилирует код на Java в Java-байт-код (для версии Java 1.0),
  • GCJ (GNU Compiler for Java) — компилирует код на Java в Java-байт-код, также способен компилировать в нативный машинный код, является частью GNU Compiler Collection.

Для некоторых проектов существуют компиляторы, позволяющие генерировать байт-код для JVM из исходного кода на другом языке программирования, среди таких проектов:

  • ColdFusion,
  • JRuby и Jython (для Ruby и Python соответственно),
  • Groovy (скриптовый язык, основанный на Java),
  • Scala,
  • Kotlin,
  • JGNAT и AppletMagic,
  • компиляторы с языка Си в Java-байт-код,
  • Clojure,
  • MIDletPascal,
  • JavaFX Script.

Большинство существующих инструкций JVM имеет статическую типизацию: сигнатуры методов в местах их вызова проверяются во время компиляции, но механизм переноса этой проверки на время выполнения отсутствует. Тем не менее, для JVM реализованы ряд языков с динамической типизацией.



Имя:*
E-Mail:
Комментарий: