Java как центр архипелага - [10]

зывает на описатель, хранящий две ссылки - на таблицу методов и

на данные об®екта. Возможны и другие представления.

Java-машина  является  32-разрядной.  Более  длинные   значения

(long,  double) представляются как пара четырехбайтных величин.

Не оговоривается, в каком порядке располагаются элементы  пары;

более  того, верификатор байт-кодов обязан выявлять и отвергать

программы, пытающиеся "вручную" составлять длинные значения.

            4.2.2.2. Регистры

В Java-машине должны поддерживаться следующие регистры:

- pc  -  счетчик команд; указывает на код операции для команды,

которая будет выполняться следующей.

- vars - базовый регистр для доступа к локальным переменным те-

кущего метода.

- optop - указатель на вершину стека операндов. Java-машина яв-

ляется стековой, поэтому основная часть команд  берет  операнды

из стека и туда же помещает результат.

- frame - указатель на структуру, содержащую окружение  времени

выполнения.

В  свою  очередь, окружение времени выполнения используется для

реализации трех целей: динамической загрузки, возврата из мето-

дов и обработки исключительных ситуаций.

Для обеспечения динамической загрузки, окружение времени выпол-

нения содержит ссылки на таблицу сивмолов текущего метода и те-

кущего класса. Перед началом выполнения метода выполняется  ре-

дактирование  его  внешних  связей (настройка ссылок на внешние

методы и внешние данные). Подобная поздняя настройка ссылок де-

лает сгенерированный код устойчивым по отношению  к  изменениям

во внешних классах.

Для  обеспечения  нормального  возврата  из методов выполняется

восстановление регистрового окружения вызывающего метода.

Для обработки  исключительных  ситуаций  Java-машина  выполняет

проход  по  стеку  вызова методов и отыскивает самую внутреннюю

конструкцию catch, обрабатывающую случившееся событие.

В принципе окружение времени выполнения может содержать  допол-

нительную  информацию, необходимую, например, для отладки, но в

спецификациях Java-машины это оставлено на  усмотрение  авторов

реализации.

            4.2.2.3. Сбор мусора

Для  создания  об®ектов  во время выполнения выделяется область

динамической памяти. Язык Java рассчитан на то, что эту область

обслуживает сборщик мусора, поскольку в языке нет  средств  для

освобождения  памяти. Как именно работает сборщик мусора, опре-

деляется реализацией Java-машины.

            4.2.2.4. Система команд Java-машины

Команда Java-машины состоит из однобайтного кода  операции,  за

которым следуют операнды (если таковые имеются). Можно выделить

следующие группы команд:

- команды  загрузки констант и переменных в стек операндов. Для

каждого типа данных имеются свои  команды  загрузки.  Например,

команда  с кодом операции dload и операндом, задающим смещение,

загружает в стек из  локальной  переменной  вещественное  число

двойной  точности,  а  команда aload делает то же для ссылки на

об®ект.

- команды запоминания данных из стека в локальных переменных.

- команды управления массивами. Например,  команда  newarray  с

операндом, задающим тип элементов, извлекает из стека требуемый

размер массива, создает его и помещает в стек ссылку на массив.

Отметим,  что для создания массивов с элементами-об®ектами слу-

жит другая команда, anewarray. За счет  подобной  специализации

достигается эффективность интерпретации Java-программ.

- команды  работы  со  стеком. К этой группе относятся команды,

которые удаляют, дублируют,  меняют  местами  верхние  элементы

стека  операндов, а также выполняют другие, более сложные мани-

пуляции со стеком.

- арифметические команды. Операнды извлекаются из  стека;  туда

же помещается результат.

- логические команды (сдвиг, и, или, исключающее или).

- команды преобразования к другому типу.

- команды передачи управления. Например, в команде jsr (переход

на подпрограмму) операндом служит относительный адрес перехода;

адрес  команды,  следующей  за jsr, помещается на вершину стека

операндов. Имеются команды для реализации переключателей.

- команды возврата из функции. Для возврата результатов  разных

типов используются команды с разными кодами операции. Кроме то-

го,  имеется команда breakpoint, которая останавливает нормаль-

ный ход выполнения и передает управление обработчику этого  со-

бытия.

- команды  манипулирования с полями об®ектов (установить/прочи-

тать обычное/статическое поле).

- команды вызова методов. Их четыре. Команда invokevirtual  вы-

зывает (виртуальный) метод на основе анализа информации времени

выполнения.  Команда invokenonvirtual осуществляет вызов на ос-

нове информации времени компиляции - например, вызов метода ро-

дительского класса. Команда invokestatic  вызывает  статический

метод  класса. Наконец, команда invokeinterface вызывает метод,

представленный интерфейсом. Выполнение всех  перечисленных  ко-

манд  связано не только с передачей управления, но и с анализом

разного рода таблиц.

- команда возбуждения исключительной ситуации - athrow.

- прочие об®ектные операции (создать об®ект, проверить тип  об-

®екта).

- команды  сихронизации (войти в критический интервал, выйти из

него).

Мы видим, что не существует семантического разрыва между языком