《虛擬機淺析》word版-文庫吧
2025-04-17 17:36 本頁面
【正文】 現(xiàn)這一點，進程虛擬機需要為所有 (至少是客戶軟件需要關(guān)心的 )信號注冊 handler。然后截獲客戶軟件注冊信號 handler 的系統(tǒng)調(diào)用，為其設置相應的異常索引表項 (信號 =函數(shù)地址 )。那么當進程虛擬機收到一個信號時，虛擬機設置的相應 handler 被調(diào)用。這個 handler 可以通過異常索引表發(fā)現(xiàn)這個信號是被客戶軟件所關(guān)心的，于是跳轉(zhuǎn)到客戶軟件上對應的的函數(shù)地址去。 翻譯和優(yōu)化 以上就是進程虛擬機的一個基 本方法。然而，要想讓客戶軟件盡量快地運行，僅對客戶軟件進行解釋執(zhí)行肯定是不夠的。客戶軟件中的每一條指令都需要被虛擬機一次一次地從內(nèi)存讀出來，然后運行解釋程序，將其解釋成一系列主機上的指令，然后再去執(zhí)行它們。如果對客戶軟件進行翻譯，將客戶軟件指令的解釋結(jié)果生成代碼塊，然后緩存起來，就可以免去每一次都進行解釋的過程。 以怎樣的粒度來翻譯代碼塊呢 ?是基本塊。一個基本塊開始于分支或跳轉(zhuǎn)后立即執(zhí)行的指令、結(jié)束于下一條分支或跳轉(zhuǎn)指令。也就是說，一個基本塊會被順序執(zhí)行，中間不存在分支或跳轉(zhuǎn)指令。而所有的分支或跳轉(zhuǎn)指令只會 跳轉(zhuǎn)到一個基本塊的第一條指令。 翻譯好以后的基本塊被放入代碼 cache 中，當執(zhí)行到一條跳轉(zhuǎn)指令時，通過跳轉(zhuǎn)的目標地址索引到代碼 cache 中對應的基本塊，則可以直接跳轉(zhuǎn)到該基本塊去執(zhí)行。當然代碼 cache 中也可能找不到相應的基本塊 (它可能還未被翻譯，或已從 cache 中清除 )，這就需要 跳轉(zhuǎn) 到客戶軟件的相應代碼，繼續(xù)解釋執(zhí)行或進行一次新的翻譯。 而執(zhí)行完一個被翻譯的基本塊后，程序流程該何去何從呢 ?按上面的定義，基本塊的最后一條指令是跳轉(zhuǎn)指令。但是它們是被翻譯以后的，是直接執(zhí)行的，不由虛擬機干預的。所以最后一條 跳轉(zhuǎn)指令應該跳轉(zhuǎn)到虛擬機的處理代碼中，由虛擬機程序繼續(xù)選擇下一個已翻譯的基本塊、或是解釋新的基本塊。 (這種方式是可以進一步優(yōu)化的，比如通過分支預測技術(shù)預測一組順序運行的基本塊，使它們盡量能夠順序運行。而只在預測失敗的情況下才跳轉(zhuǎn)回虛擬機的代碼中。 ) 進程虛擬機對于基本塊所能做的，除了翻譯之外，還可以優(yōu)化，就像編譯器優(yōu)化目標代碼那樣。但是編譯器只能做靜態(tài)的優(yōu)化，而虛擬機卻是動態(tài)的，可以在實際執(zhí)行過程中收集到更多有利于優(yōu)化的信息。 (比如像通過函數(shù)指針調(diào)用函數(shù)這樣的間接跳轉(zhuǎn)，很難通過靜態(tài)優(yōu)化去預測跳轉(zhuǎn)目標，而動態(tài) 優(yōu)化則是有可能的。 ) 剖析 雖然執(zhí)行翻譯后的基本塊比重新解釋這個基本塊要更快一些 (省略了重新解釋的過程 )，但是如果這個基本塊總共只會執(zhí)行一次呢 ?顯然翻譯基本塊的開銷更大一些 (除了需要解釋之外，還需要分配和管理代碼 cache 等 )。所以一味進行代碼翻譯，并不是上策。況且系統(tǒng)的內(nèi)存有限，也未必能容得下客戶軟件的所有代碼翻譯。對翻譯后的基本塊進行優(yōu)化也是這樣，優(yōu)化本身也是有開銷的，一味進行優(yōu)化也不是上策。 為了解決解釋與翻譯 (和優(yōu)化 )的矛盾，需要靠剖析客戶軟件來提供指導數(shù)據(jù)。簡單的說，剖析統(tǒng)計了各個基本塊在最近一段時間內(nèi)的執(zhí)行次數(shù)，如果大于某個值，則應該翻譯，再大于某個值，則應該優(yōu)化，并且隨著執(zhí)行次數(shù)的增加可能需要更高級別的優(yōu)化。 為了對客戶軟件進行剖析，在解釋執(zhí)行基本塊的時候，可以很自然地增加統(tǒng)計剖析數(shù)據(jù)的代碼；而在翻譯后的代碼中也可以插入這
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