07｜怎么设计属于我们自己的虚拟机和字节码？
宫文学
你好，我是宫文学。
到目前为止，我们的语言看上去已经有点像模像样了。但是有一个地方，我还一直是用比较凑合的方式来实现的，这就是解释器，这节课我想带你把它升级一下。
在之前的内容中，我们用的解释器都是基于 AST 执行的，而实际上，你所能见到的大多数解释执行的脚本语言，比如 Python、PHP、JavaScript 等，内部都是采用了一个虚拟机，用字节码解释执行的。像 Java 这样的语言，虽然是编译执行，但编译的结果也是字节码，JVM 虚拟机也能够解释执行它。
为什么这些语言都广泛采用虚拟机呢？这主要是由基于 AST 的解释器的不足导致的。今天这节课，我就带你先来分析一下 AST 解释器的缺陷，然后了解一下像 JVM 这样的虚拟机的运行原理，特别是栈机和寄存器机的差别，以便确定我们自己的虚拟机的设计思路。
看上去任务有点多，没关系，我们一步一步来，我们先来分析一下基于 AST 的解释器。
基于 AST 的解释器的缺陷
其实，我们目前采用的解释器，是一种最简单的解释器。它有时被称为“树遍历解释器”(Tree-walking Interpreter)，或者更简单一点，也被叫做“AST 解释器”。
为什么我刚刚会说我们这个基于 AST 的解释器有点凑合呢？你可能会想通过遍历 AST 来执行程序不是挺好的吗？
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本文深入探讨了虚拟机和字节码的设计原理，首先介绍了栈机和寄存器机两种程序运行机制的区别，包括操作数的存储机制、指令格式和生成字节码的难度。接着讨论了设计虚拟机时需要考虑的关键技术决策，如选择栈机还是寄存器机、字节码设计、支持的数据类型以及实现语言的选择。文章强调了栈机的重要性，并提出了参考Java字节码设计的建议。最后，总结了本节课的重点，强调了对虚拟机设计思路的理清和设计决策的重要性。整体而言，本文为读者提供了对虚拟机和字节码设计的初步了解，并为进一步学习和实践打下基础。
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孤星可小弟用 Java 实现了 Java 虚拟机， 有兴趣可了解。 https://github.com/guxingke/mini-jvm2021-08-236
Gaollard噢力给2023-04-04归属地：广东
ifelse
Java，php都有虚拟机2022-09-12归属地：浙江
大豆V8居然也是寄存器机，也难怪，它跟Android同一个爸爸。2021-08-23
写点啥呢请问老师，lua的字节码执行我看到是每次执行压栈并且将结果值保存在栈顶（参考的5.4.2），我理解这算是栈机的实现，为什么说lua是基于寄存器虚拟机呢？2021-08-232
quanee老师, 想问一下 Go 的 runtime 和 Plan9 与 Java 的 JVM 和 字节码有什么区别, 总感觉功能上差不多?2021-08-233
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