Как виртуальная машина Java выполняет код, написанный на других языках?

Начиная с Java 1.6, JVM может работать с множеством языков программирования, а не только с Java. Я концептуально понимаю, как Java запускается на Java VM, но не понимаю, как другие языки могут работать на ней. Для меня все это выглядит как черная магия. У вас есть какие-нибудь статьи, на которые я могу указать, чтобы я мог лучше понять, как все это сочетается?

Ключ - родной язык JVM: байт-код Java. Любой язык может быть скомпилирован в байт-код, который понимает JVM - все, что вам нужно для этого - это компилятор, генерирующий байт-код. С тех пор нет никакой разницы с точки зрения JVM. Настолько, что вы можете взять скомпилированный файл классов Scala, Clojure, Jython и т. Д. И декомпилировать его (используя, например, JAD ) в обычный исходный код Java.

Вы можете найти более подробную информацию об этом в следующих статьях / темах:

• Виртуальная машина Java (Википедия)
• Зачем нам нужны другие языки JVM (переполнение стека)

Мне неизвестны какие-либо фундаментальные изменения в Java 5 или 6 JVM, которые позволили бы (или скомпилированы из) других языков работать на нем. В моем понимании, JVM 1.4 была более или менее способна в этом отношении, как JVM 6 (хотя могут быть различия; я не эксперт по JVM). Просто люди начали разрабатывать другие языки и / или компиляторы байт-кода в первой половине десятилетия, и результаты начали появляться (и стали более широко известны) примерно в 2006 году, когда была опубликована Java 6.

Однако все эти версии JVM имеют некоторые ограничения: JVM статически типизирован по своей природе, и вплоть до выпуска 7 не поддерживал динамические языки. Это изменилось с введением invokedynamicновой инструкции байт-кода, которая позволяет вызывать метод, полагаясь на динамическую проверку типов.

Виртуальная машина, как и JVM, - это программа, которая принимает в качестве входных данных, обычно файлы, набор простых инструкций (которые обычно легко преобразовать в настоящие инструкции ЦП) и фактически компилирует и запускает их как собственные инструкции ЦП (обычно с использованием компилятор по требованию, такой как HotSpot или JIT).

По сути это слой абстракции. Обычно гораздо проще портировать реализации набора команд VM на разные архитектуры процессоров из-за нескольких сходств (например, на основе стека). Кроме того, гораздо проще портировать разные языки программирования на команды виртуальных машин, поскольку они больше ориентированы на современные языки программирования, чем на примитивные инструкции процессора. Многие виртуальные машины, такие как JVM и CLR (.NET), содержат инструкции для вызова виртуальных методов и создания экземпляров объектов.

Итак, давайте возьмем язык для примера. Назовите это MyLanguage. Поскольку это язык программирования, он в конечном итоге сводится к набору некоторых инструкций архитектуры процессора. Это означает, что при наличии совместимого гибкого набора команд виртуальной машины также возможно скомпилировать MyLanguage до набора инструкций этой виртуальной машины.

Всегда есть вопрос эффективности, так как вам, возможно, придется взломать некоторые обходные пути в наборах команд виртуальных машин, которые вам не придется делать изначально, но это все же возможно.

JVM - это вычислительная машина, полная Тьюринга (за исключением ограниченной памяти), и любая машина, полная Тьюринга (физическая или виртуальная), может выполнять любой язык программирования (за исключением ограничений памяти, производительности и физического ввода-вывода).

На мгновение представьте, что JVM - это процессор с собственным набором инструкций, например, x86. Процессор может выполнить, скажем, C-код, который был скомпилирован в его машинный язык. Применяя ту же аналогию к JVM, другие языки могут быть выполнены на JVM точно так же, как на других процессорах, если эти языки скомпилированы в машинные инструкции JVM. Затем JVM может выполнить эти инструкции для языка X.