JAVA：字节码和二进制之间有什么区别？

Question

Java字节码（编译语言，也称为目标代码）与机器码（本地计算机的代码）有何区别？我在书中读到它们将字节码称为二进制指令，但我不知道原因。

- TheSilence17

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是的，但这些书并没有真正涵盖它。 - TheSilence17

“二进制指令”这个名称并不是机器码的一个很好的名称，也不是一个具有明确、特定含义的名称。 - Jesper

在这本书中，他们将字节码称为二进制指令，而不是机器码。 - TheSilence17

无论如何，这个说法仍然适用。在这种情况下，“二进制”这个词并没有太多意义。它可能只是用来表示“不可读”。 - Jesper

那么字节码是由一些1和0组成的吗？机器码会是什么样子的呢？ - TheSilence17

最终，计算机内存中的一切都是由0和1组成的。 - Jesper

Answer 1

字节码是平台无关的，由Windows上运行的编译器编译的字节码仍然可以在Linux/Unix/Mac中运行。机器码是平台特定的，如果它在Windows x86中编译，则仅能在Windows x86中运行。

继续阅读您的书籍 =)

- pohape

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好的，但为什么它被称为二进制而实际上是字节码？难道机器码不应该被称为二进制吗？ - TheSilence17

字节码和机器码都是二进制的。但是在运行之前，字节码应该被编译成机器码。我建议你阅读这个链接：https://en.wikipedia.org/wiki/Machine_code 以及这个链接：https://en.wikipedia.org/wiki/Bytecode - pohape

可以的。Java 代码编译成字节码，字节码再编译成机器码。 - pohape

对的，最后一个问题是为什么Java需要将源代码转换为字节码，然后再将其转换为机器码？这样做有什么好处，因为听起来更慢，为什么不直接将其转换为机器码呢？ - TheSilence17

你可以将源代码编译成平台无关的字节码一次（这个过程很慢），然后每次用户运行你的应用程序时，它将在每个平台上快速地将字节码编译成机器码！每次像源代码一样编译成机器码都太慢了。 - pohape

Answer 2

字节码是Java虚拟机的机器语言。当JVM加载一个类文件时，它会为类中的每个方法获取一个字节码流。字节码流储存在JVM的方法区中。当程序运行过程中调用某个方法时，该方法的字节码将被执行。它们可以通过解释，即时编译或者其他技术来执行，这取决于特定JVM的设计者所选择的方法。

每个方法的字节码流都是一系列Java虚拟机指令。每个指令由一个一字节opcode后面跟随着零个或多个操作数组成。opcode表示要执行的动作。如果在JVM可以执行该操作之前需要更多信息，则该信息被编码为一个或多个紧随opcode之后的操作数。

每种类型的opcode都有一个助记符。按照典型的汇编语言风格，Java字节码流可以由其助记符和任何操作数值来表示。例如，下面的字节码流可以通过助记符进行反汇编：

// Bytecode stream: 03 3b 84 00 01 1a 05 68 3b a7 ff f9
// Disassembly:
iconst_0 // 03
istore_0 // 3b
iinc 0, 1 // 84 00 01
iload_0 // 1a
iconst_2 // 05
imul // 68
istore_0 // 3b
goto -7 // a7 ff f9

字节码指令集被设计为紧凑的。除了两个与表跳转有关的指令外，所有指令都在字节边界上对齐。操作码的总数足够小，以至于操作码只占用一个字节。这有助于最小化类文件的大小，在加载到JVM之前可能需要通过网络传输。它还有助于保持JVM实现的大小。

JVM中的所有计算都围绕着堆栈展开。因为JVM没有用于存储任意值的寄存器，所以在计算之前必须将所有内容推送到堆栈上。因此，字节码指令主要在堆栈上运行。例如，在上面的字节码序列中，本地变量首先使用iload_0指令将其推送到堆栈上，然后使用iconst_2将数字2推送到堆栈上，从而将本地变量乘以2。在将两个整数都推送到堆栈上之后，imul指令有效地弹出堆栈上的两个整数，将它们相乘，并将结果再次推送回堆栈上。结果从堆栈顶部弹出，并通过istore_0指令存储回本地变量。JVM被设计为基于堆栈的机器，而不是基于寄存器的机器，以便在像Intel 486这样的寄存器不足的体系结构上实现高效。

- Chirag Arora