Java运行时环境和.NET框架在编译过程方面有何区别？

Question

我正在学习通过 .NET 和 JRE 框架将源代码转换为机器码。首先，我进行了一些研究，比较了这两个过程，并创建了这个图表。我需要帮助批评其正确性，更重要的是添加任何我遗漏的严肃内容以更好地理解编译路径。

- jII

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“assembler”在这里是什么意思？从现在看，不对：CLR/JVM并不生成汇编代码，而是直接生成机器码。至少JVM（我不认为CLR会）可以生成汇编作为副产品，但那几乎是没必要的。 - Voo

@Voo，我指的是一种程序，它可以将人类可读的汇编代码转换为CPU架构可以理解的机器码。我确实认为这可能在过程中完全是多余的。 - jII

@EJP，Voo 表示 JVM 会创建机器码，而不是生成字节码的 Java 编译器。 - jII

大多数现代编译器不会生成人类可读的汇编代码，然后再将其汇编成机器码，而是直接创建机器码。 - Thorbjørn Ravn Andersen

@jesterli 没错，那个可以被移除。如果需要的话（仅限JVM），汇编代码可以在额外的步骤中生成，但通常我们直接生成本地代码。 - Voo

使用术语“平台”来描述CLR/JVM是CIL/字节码运行的基础，这种用法是否正确？那么，“框架”这个术语应该如何使用呢？ - jII

Answer 1

.NET和Java都会编译成字节码，这是一种中间语言，其中包含虚拟机的指令。它不是机器码，因为无法直接在物理机器上运行。相反，现在运行时会启动即时编译器将VM指令转换为本地代码，然后直接运行。这比仅解释有很大的性能优势。

在这方面，它们略有不同。Oracle的Java实现（Hotspot）使用巧妙的解释、测量和JIT编译，只编译那些经常使用的部分，其余部分则进行解释。这是为了减少JIT编译器的初始影响（否则需要提前运行，从而延长进程启动时间），同时仍然允许在需要的地方获得良好的性能。另一方面，.NET总是JIT编译所有被使用的代码（未使用的代码不会被编译）。

编辑（2019）：到目前为止，.NET也有分层编译，根据运行的代码来进一步优化代码。

至于您在评论中提到的问题：是的，CLR和JVM就是这些程序运行的平台。虚拟机也是一种机器，但不太像硬件。它们都与相应的框架紧密集成，.NET为基础类库，Java为Java类库。这些都是框架。

- Joey

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请问您能否解释一下“在.NET中，程序集是编译单元”的意思？ - jII

在Visual Studio中，一个项目所看到的内容会被编译成一个单独的 .exe 或 .dll 文件，也就是编译后的程序集。编译单元指的是最小的可编译单元，如果要进行部分重新编译就会变得很重要。例如，在Java中，您只需要重新编译已更改的类，在.NET中，您需要重新编译整个项目。请注意，对于大多数情况来说，这种差异微不足道--两个平台的编译器都非常快，特别是与C++相比。 - Joey

对于Java的.class重新编译，我给予+1。我之前没有意识到这一点，但在查看obj文件夹后，显然.NET不会为每个类分离对象结果。可以将类分离到库中以减少重新编译，但Java明确地将每个类分开。 - Martheen

@Joey，你似乎把编译代码和JIT编译混淆了。我不知道JVM Jitter是如何工作的，但这并不意味着CLR必须一次性JIT编译整个程序集。 JIT的含义就是“即时编译”，CLR也不例外。它会将要执行的代码即时编译为机器码，而这几乎总是单个方法（实际上，在高度简化的视图中，CLR维护一个方法表，该表指向Jitter，当Jitter将方法编译为机器码时，它会更新方法表以指向刚刚编译好的机器码方法）。 - Amit Mittal

@Martheen 如果Java类被打包成JAR文件，如果您更新了一个类，那么您需要重新生成JAR文件。同样地，如果您更改了.NET中的任何类，则必须重新生成程序集。只是.NET没有提供不使用打包部署/使用类的选项。此外，Visual Studio提供了一个构建/重建选项。构建（智能）仅编译源代码中已更改的内容（它比类的编译单元更细粒度），然后更新和重新打包程序集，而重建则重新编译整个程序集。 - Amit Mittal