Вопрос или проблема
Я учу Python, и хотя я не знаю Java, я прочитал некоторые вещи о JVM
Насколько я знаю (и читал в других вопросах здесь на SO):
1.- Интерпретатор может непосредственно выполнять исходный код (например, код Python или Java), но поскольку исходный код не является машинным кодом, нам нужна “среда выполнения”, чтобы это запустить, и здесь вступает в дело ВМ (например, PVM и JVM); так что исходный код — это что-то вроде “машинного кода” для этой ВМ. В общем, интерпретатор здесь — это пакет, который содержит только ВМ. Выполнение происходит во время выполнения
Но это неэффективно, потому что выполнение медленнее, чем выполнение скомпилированного кода, и оптимизация плохая
Чтобы улучшить это, мы можем включить компиляцию в уравнение
2.- Чтобы улучшить производительность, мы можем использовать компиляцию (AOT), которая дает байт-код в качестве выхода, и затем интерпретатор будет выполнять этот байт-код во время выполнения. Так что, опять же, нам нужна ВМ, чтобы понять этот байт-код и выполнить его. В общем, интерпретатор здесь — это пакет, который содержит AOT-компилятор и ВМ (например, CPython), но AOT-компилятор может существовать отдельно от ВМ (например, Jython) и этот байт-код нацелен на интерпретатор (например, JVM в этом примере)
Но затем у нас есть сочетание AOT-компилятора и JIT-компилятора
3.- Так что (я предполагаю), когда мы комбинируем AOT и JIT-компилятор, мы еще больше улучшаем производительность, теперь у нас есть исходный код (например, код Python или Java), скомпилированный AOT в байт-код, и затем, поскольку теперь у нас есть JIT-компилятор, этот JIT-компилятор генерирует машинный код для определенной ВМ, так что ВМ теперь не должна выполнять байт-код, ВМ теперь может выполнять машинный код, нацеленный на эту ВМ, и это, конечно, улучшает оптимизацию. В общем, интерпретатор здесь — это пакет, который может содержать AOT-компилятор, JIT-компилятор и ВМ
У меня есть два вопроса, во-первых, правильны ли три утверждения здесь? А также, кроме этих трех вещей:
Интерпретатор: ВМ
Интерпретатор: AOT-компилятор + ВМ
Интерпретатор: AOT-компилятор + JIT-компилятор + ВМ
Какие другие комбинации могут существовать?
Заранее спасибо! Я бы очень признателен за ваши ответы и ваше время!
Ответ или решение
Ваш вопрос касается взаимосвязи между интерпретатором, виртуальной машиной (VM) и компилятором с динамической компиляцией (JIT). Давайте разберемся с вашими утверждениями и затем рассмотрим возможные комбинации этих компонентов.
1. Интерпретатор и виртуальная машина (VM)
Ваше первое утверждение в целом верно. Интерпретатор выполняет исходный код, который не является машинным кодом, и для этого требуется виртуальная машина, которая интерпретирует байт-код. Например, CPython (интерпретатор Python) использует свою собственную виртуальную машину для выполнения байт-кода.
2. AOT-компилятор и интерпретатор
Ваше второе утверждение также корректно. AOT (Ahead-Of-Time) компиляция преобразует исходный код в байт-код, который затем исполняется виртуальной машиной. Это сочетание может повысить производительность, так как компилятор может проводить более агрессивные оптимизации на этапе компиляции. В то же время, как вы отметили, AOT компилятор может существовать отдельно, как в случае с Jython, который генерирует байт-код для JVM.
3. Комбинация AOT и JIT компиляции
Ваше третье утверждение справедливо. Совмещение AOT и JIT компиляции позволяет значительно ускорить исполнение, так как JIT компилятор преобразует байт-код в машинный код во время выполнения, обеспечивая более высокую оптимизацию на основе данных, собранных во время работы программы. Это позволяет виртуальной машине выполнять непосредственно машинный код, что значительно ускоряет выполнение.
Другие возможные комбинации
Теперь давайте рассмотрим другие комбинации, которые могут существовать:
-
Интерпретатор без AOT или JIT (чистый интерпретатор):
Например, некоторые интерпретаторы, которые выполняют исходный код непосредственно, такие как старые версии Lua или Python без компиляции в байт-код. В этом случае имеется лишь сам интерпретатор и виртуальная машина. -
Только AOT компилятор и VM:
В этом случае код компилируется в байт-код заранее, а выполнение происходит исключительно через виртуальную машину. Например, это может быть характерно для некоторых реализаций Java, где используется компилятор Ahead-Of-Time, но без JIT компиляции. -
Интерпретатор с JIT, но без AOT:
В этом случае интерпретатор сразу компилирует исходный код в машинный код во время исполнения без промежуточного байт-кода. Это может быть реализовано в некоторых языках программирования с JIT-компиляцией, например, V8 для JavaScript. -
Смешанные стратегии:
В некоторых системах может быть реализована гибридная стратегия, где используются различные подходы в зависимости от контекста выполнения (например, AOT для «горячих» классов и JIT для остальных).
Заключение
Ваше понимание взаимосвязи между интерпретатором, VM и JIT-компилятором вполне верное. Комбинации этих компонентов могут варьироваться в зависимости от конкретного языка программирования и архитектуры системы. Чаще всего комбинация AOT и JIT вместе с виртуальной машиной обеспечивает наилучшие результаты с точки зрения производительности и гибкости исполнения программ.