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Java 虚拟机和 CLR

coder 2023-04-27 原文

作为对名为 Differences between MSIL and Java bytecode? 的问题的一种跟进，Java 虚拟机的工作方式与 .NET Framework 公共(public)语言运行时 (CLR) 的工作方式有何(主要)差异或相似之处？

另外，.NET 框架 CLR 是“虚拟机”还是不具备虚拟机的属性？

最佳答案

两种实现之间有很多相似之处(在我看来:是的，它们都是“虚拟机”)。

一方面，它们都是基于堆栈的 VM，没有像我们在 x86 或 PowerPC 这样的现代 CPU 中看到的“寄存器”概念。所有表达式 ((1 + 1)/2) 的计算都是通过将操作数压入“堆栈”，然后在指令(加法、除法等)需要使用这些操作数时将这些操作数从堆栈中弹出来执行的。每条指令将其结果压回到堆栈上。

这是实现虚拟机的一种便捷方式，因为世界上几乎每个 CPU 都有一个堆栈，但是寄存器的数量通常是不同的(有些寄存器是专用的，每条指令都期望它的操作数在不同的寄存器中，等等)。

因此，如果您要对抽象机器进行建模，那么纯基于堆栈的模型是一个不错的选择。

当然，真正的机器不会那样操作。因此，JIT 编译器负责执行字节码操作的“注册”，实质上是调度实际的 CPU 寄存器以尽可能包含操作数和结果。

所以，我认为这是 CLR 和 JVM 之间最大的共同点之一。

至于差异...

两种实现之间一个有趣的区别是，CLR 包含用于创建泛型类型的指令，然后用于将参数特化应用于这些类型。因此，在运行时，CLR 将 List 视为与 List 完全不同的类型。

在幕后，它对所有引用类型特化使用相同的 MSIL(因此 List 使用与 List 相同的实现，在 API 边界具有不同的类型转换)，但每个值类型使用它自己独特的实现(List 生成与 List 完全不同的代码)。

在 Java 中，泛型类型纯粹是一种编译器技巧。 JVM 不知道哪些类具有类型参数，并且无法在运行时执行参数化特化。

从实际的角度来看，这意味着您不能在泛型类型上重载 Java 方法。不能有两个名称相同的不同方法，区别仅在于它们接受 List 还是 List。当然，由于 CLR 知道参数类型，因此处理泛型类型特化上的重载方法没有问题。

在日常工作中，这就是我在 CLR 和
虚拟机。

其他重要的区别包括:
  • CLR 有闭包(实现为 C# 委托(delegate))。 JVM 仅从 Java 8 开始才支持闭包。
  • CLR 具有协程(使用 C# 'yield' 关键字实现)。 JVM 没有。
  • CLR 允许用户代码定义新的值类型(结构)，而 JVM 提供一个固定的值类型集合(byte、short、int、long、float、double、char、boolean)并且只允许用户定义新的引用——类型(类)。
  • CLR 支持声明和操作指针。这一点特别有趣，因为 JVM 和 CLR 都采用严格的分代压缩垃圾收集器实现作为它们的内存管理策略。在一般情况下，严格压缩 GC 很难处理指针，因为当你将一个值从一个内存位置移动到另一个内存位置时，所有的指针(以及指向指针的指针)都会变得无效。但是 CLR 提供了一种“固定”机制，以便开发人员可以声明一个代码块，在该代码块中 CLR 不允许移动某些指针。这很方便。
  • JVM 中最大的代码单元是“包”，如“protected”关键字所证明的那样，或者可以说是 JAR(即 Java 归档)，如能够在类路径中指定 jar 并将其视为文件夹所证明的那样的代码。在 CLR 中，类被聚合到“程序集”中，CLR 提供推理和操作程序集的逻辑(它们被加载到“AppDomains”中，为内存分配和代码执行提供子应用程序级沙箱)。
  • CLR 字节码格式(由 MSIL 指令和元数据组成)的指令类型比 JVM 少。在 JVM 中，每个唯一的操作(添加两个 int 值，添加两个浮点值等)都有自己唯一的指令。在 CLR 中，所有 MSIL 指令都是多态的(添加两个值)，JIT 编译器负责确定操作数的类型并创建适当的机器代码。不过，我不知道哪个是最好的策略。两者都有取舍。 HotSpot JIT 编译器，对于 JVM，可以使用更简单的代码生成机制(它不需要确定操作数类型，因为它们已经在指令中编码了)，但这意味着它需要更复杂的字节码格式，具有更多指令类型。

    • 我已经使用 Java(并欣赏 JVM)大约十年了。

    但是，在我看来，CLR 现在几乎在所有方面都是卓越的实现。

    关于Java 虚拟机和 CLR，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/453610/

    JavaCLRbr的.netbytecodecilvm-implementation

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