JVM解释器（不是JIT编译器）实际做什么？

Question

[请注意，我的问题是关于JVM解释器，而不是JIT编译器。 JIT编译器将Java字节码转换为本地机器代码。因此，这必须意味着JVM中的解释器不会将字节码转换为机器码。因此提出了一个问题：实质上，口译员做什么？如果有人可以用一个相当于1 + 1 = 2的字节码的简单示例来帮助我回答这个问题，即解释器在执行此加法操作方面做了什么？ （我的隐性问题是，如果解释器没有转换为哪个CPU然后执行ADD操作的机器代码，那么该操作如何执行？实际执行了哪些机器代码来支持该ADD操作？）

Answer 1

表达式1+1将编译为以下字节码：

iconst_1
iconst_1
add

（实际上，它会编译为iconst_2，因为Java编译器执行常量折叠，但是出于此答案的目的，我们忽略它。）

因此，要确切了解口译员针对这些指令所做的工作，我们应该查看its source code。 const_1和add的相关部分分别从line 983和line 1221开始，因此让我们看一下：

#define OPC_CONST_n(opcode, const_type, value)                          \
      CASE(opcode):                                                     \
          SET_STACK_ ## const_type(value, 0);                           \
          UPDATE_PC_AND_TOS_AND_CONTINUE(1, 1);

          OPC_CONST_n(_iconst_m1,   INT,       -1);
          OPC_CONST_n(_iconst_0,    INT,        0);
          OPC_CONST_n(_iconst_1,    INT,        1);
          // goes on for several other constants

//...
#define OPC_INT_BINARY(opcname, opname, test)                           \
      CASE(_i##opcname):                                                \
          if (test && (STACK_INT(-1) == 0)) {                           \
              VM_JAVA_ERROR(vmSymbols::java_lang_ArithmeticException(), \
                            "/ by zero", note_div0Check_trap);          \
          }                                                             \
          SET_STACK_INT(VMint##opname(STACK_INT(-2),                    \
                                      STACK_INT(-1)),                   \
                                      -2);                              \
          UPDATE_PC_AND_TOS_AND_CONTINUE(1, -1);                        \
          // and then the same thing for longs instead of ints

      OPC_INT_BINARY(add, Add, 0);
      // other operators

整个过程都在检查当前指令操作码的开关语句中。

如果扩展宏魔术，用极其简化的模板替换周围的代码，并做一些简化的假设（例如仅由int组成的堆栈，我们将得到这样的结果：

enum OpCode {
  _iconst_1, _iadd
};

// ...
int* stack = new int[calculate_maximum_stack_size()];
size_t top_of_stack = 0;
size_t program_counter = 0;
while(program_counter < program_size) {
  switch(opcodes[pc]) {
    case _iconst_1:
      // SET_STACK_INT(1, 0);
      stack[top_of_stack] = 1;
      // UPDATE_PC_AND_TOS_AND_CONTINUE(1, 1);
      program_counter += 1;
      top_of_stack += 1;
      break;

    case _iadd:
      // SET_STACK_INT(VMintAdd(STACK_INT(-2), STACK_INT(-1)), -2);
      stack[top_of_stack - 2] = stack[top_of_stack - 1] + stack[top_of_stack - 2];
      // UPDATE_PC_AND_TOS_AND_CONTINUE(1, -1);
      program_counter += 1;
      top_of_stack += -1;
      break;
}

因此，1+1的操作顺序为：

stack[0] = 1;
stack[1] = 1;
stack[0] = stack[1] + stack[0];

[top_of_stack为1，所以我们将以2作为唯一元素的堆栈结束。