脚本语言-程序设计语言原理
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• 局域网时代，需要在局域网内实现信息 共享，有协作计算需求。
– 网络协议栈实现了数据的平台无关； – 以文件共享形式实现； – 客户/服务器模式，程序可以不共享； – 只要局域网内使用相同或相互兼容的平台，
也可以实现程序的共享。
平台无关
• Internet时代，对资源共享提出了新的要求：
– 局域网的规模和结构是可控制的；但是，没有任何个人和机 构可以控制Internet的构成。
平台无关
• 即时编译(JIT: Just-in-Time Compile)。
使用即时编译是为了提高Java程序的执行效率，是 对Java解释器的改进。即时编译在虚拟机解释执行 Java字节代码时发生。当虚拟机第一次调用某个方 法时，不再直接解释这个方法的字节代码，而是用 即时编译器将这个方法的字节代码编译成为本机目 标代码，然后执行这些目标代码。即时编译不是将 整个类的字节代码进行一次性编译，而是只编译正 在执行的函数，“边执行，边编译”。
Java虚拟机是平台无关性的关键
Java字节 代码
JavaVM for Windows
Window s
JavaVM for Solaris
Solaris
JavaVM for Mac OS
Mac OS
在不同的操作系统上有不同的Java虚拟机，向上有一致 的接口（虚拟机的指令——字节代码），向下针对不同 的操作系统有不同的实现方式。
• 保留了高级语言的主要机制
– 与C++基本相同的字符集、标识符、关键字、运算 符、特殊符号
– 比C++更加强化类型。增加了布尔类型，只保留数 组类型；使用真正的类型转换（C++中的类型转换 是“伪”的，目的是为了通过编译器的检查；Java 中的类型转换在运行时真正发生，如果不能转换， 系统会抛出异常）
平台无关
• 平台无关语言（编程语言）的实现：
– 传送源代码 将源代码传送到目标机，先经过编译，生成目标 机代码，再执行。前提是必须有不同平台的编译器，这种情 况往往在编译时缺乏源代码原有的环境信息（全程量），且 只能先编译存入目标码再运行。局域网时代服务器已经做过 了。要实时运行只能是解释（也要求有完整的信息）型语言。
描述性程序设计语言 Declarative Languages
Declarative Languages
大规模软件
更关注如何描述 问题本身，更脱 离实际运行环境
Declarative
Deterministic
冯诺依曼单机
Concurrent
网络环境
不同的软件开发方法
更关注描述冯诺依曼机如何执行
Baidu Nhomakorabea
Imperative
– 基本类型定义与及其字长相关； – 各机指令集不一，操作效果相当，实现过程
有微小的差别； – 同一语言在相同编译和执行环境下，同一程
序执行速度不一（硬件差异，优化次数）；
平台无关
• 可移植性(portability)-为减少开发费用和 开发时间。
– 程序员可移植：用户会了某种语言到任何能 实现该语言的环境上即可编制程序而不需其 它知识；
平台无关
• 编译解释执行。
Java语言实现平台无关的关键是使用了“编译解释”执行方式。Java源代码经过编译，称为 Java字节代码(byte-code)。Java虚拟机(VM)是 字节代码的解释器。JavaVM是用软件构造的 一个虚拟计算机，它由虚拟的寄存器、内存、 堆栈等；字节代码就是这台虚拟计算机的指令。 所有操作系统上的JavaVM执行一致的指令， 这样，就屏蔽了各个平台之间的差异（如下图 所示）。
– WWW(World Wide Web)是Internet上最广泛的信息发布/浏览 方式。与FTP等以往的方式相比较，WWW具有较强的动态性 和交互性，需要完成复杂的应用（如电子商务等）因此，共 享资源不但包括数据，也应包括程序。这就需要一种平台无 关的语言。
– 激烈的竞争迫使软件生产者不断降低开发成本，缩短开发周 期。平台无关语言使开发者不需要为一个软件开发多个操作 系统的版本，减少了开发费用和时间。
小规模软件
Declarative Languages
• 走出去：某一个环境下编写的程序要能 在其他环境下执行。
• 请进来：其他环境下编制的程序要能为 我的环境所使用。
走出去
• 平台无关（编程语言） • 放置标示 • 脚本语言 • 服务计算语言 • 本体描述语言
走出去
• 源程序经过编译生成的目标码是与本地 机紧密相关的。表现在：
– 保留声明、作用域、变量、表达式、语句、三种结 构化控制；
– 保留并增强C++的异常；
– 与C++相似的面向对象机制：类作为特殊类型、构 造函数、初始化序列、实例变量、this/super、方法 的覆盖与重载、成员可见性。
• 取消了C++不利于网络应用的机制：
– 指针。以对象引用代替指针； – 取消头文件和预处理器（宏与机器相关）； – C++中原有冗余：struct、union都被类代替； – 不支持模板，动态束定功能可实现； – 取消typedef； – 不支持运算符重载；
– 程序可移植：在该语言的某个环境上编制的 程序拿到有该语言实现的另一个环境上可以 照样运行，程序的计算，语义不变。
平台无关
• 已采用增加可移植手段。
– 设预定义环境（包）——Ada； – 分出头文件 - 宏 - 编译文件——C；
平台无关
• 网络计算的兴起使可移植性上升为平台 无关性。
平台无关
第三代JVM采用近年发展出的动态编译技术。
P.java
javac
P.class
网络
JVM
类装入器和字节代码校验
解释器
动
态
探测器
编
译
JIT编译器
器
全面优化器
P.class profile native.code
本地 O.S
走出去
• 平台无关 • 放置标示 • 脚本语言 • 服务计算语言 • 本体描述语言
– 传送目标代码 只有在相同或相互兼容的平台之间才可以实现。 如在Windows NT/9x组成的局域网中，可以在一台机器上调用 执行其它机器上的应用程序。
– 传送中间代码 中间代码由源代码经过编译生成。中间代码经 过优化。中间代码传送到目标机上由解释器解释执行。Java语 言使用的是这种方式。
Java对平台无关性的支持方法
– 网络协议栈实现了数据的平台无关； – 以文件共享形式实现； – 客户/服务器模式，程序可以不共享； – 只要局域网内使用相同或相互兼容的平台，
也可以实现程序的共享。
平台无关
• Internet时代，对资源共享提出了新的要求：
– 局域网的规模和结构是可控制的；但是，没有任何个人和机 构可以控制Internet的构成。
平台无关
• 即时编译(JIT: Just-in-Time Compile)。
使用即时编译是为了提高Java程序的执行效率，是 对Java解释器的改进。即时编译在虚拟机解释执行 Java字节代码时发生。当虚拟机第一次调用某个方 法时，不再直接解释这个方法的字节代码，而是用 即时编译器将这个方法的字节代码编译成为本机目 标代码，然后执行这些目标代码。即时编译不是将 整个类的字节代码进行一次性编译，而是只编译正 在执行的函数，“边执行，边编译”。
Java虚拟机是平台无关性的关键
Java字节 代码
JavaVM for Windows
Window s
JavaVM for Solaris
Solaris
JavaVM for Mac OS
Mac OS
在不同的操作系统上有不同的Java虚拟机，向上有一致 的接口（虚拟机的指令——字节代码），向下针对不同 的操作系统有不同的实现方式。
• 保留了高级语言的主要机制
– 与C++基本相同的字符集、标识符、关键字、运算 符、特殊符号
– 比C++更加强化类型。增加了布尔类型，只保留数 组类型；使用真正的类型转换（C++中的类型转换 是“伪”的，目的是为了通过编译器的检查；Java 中的类型转换在运行时真正发生，如果不能转换， 系统会抛出异常）
平台无关
• 平台无关语言（编程语言）的实现：
– 传送源代码 将源代码传送到目标机，先经过编译，生成目标 机代码，再执行。前提是必须有不同平台的编译器，这种情 况往往在编译时缺乏源代码原有的环境信息（全程量），且 只能先编译存入目标码再运行。局域网时代服务器已经做过 了。要实时运行只能是解释（也要求有完整的信息）型语言。
描述性程序设计语言 Declarative Languages
Declarative Languages
大规模软件
更关注如何描述 问题本身，更脱 离实际运行环境
Declarative
Deterministic
冯诺依曼单机
Concurrent
网络环境
不同的软件开发方法
更关注描述冯诺依曼机如何执行
Baidu Nhomakorabea
Imperative
– 基本类型定义与及其字长相关； – 各机指令集不一，操作效果相当，实现过程
有微小的差别； – 同一语言在相同编译和执行环境下，同一程
序执行速度不一（硬件差异，优化次数）；
平台无关
• 可移植性(portability)-为减少开发费用和 开发时间。
– 程序员可移植：用户会了某种语言到任何能 实现该语言的环境上即可编制程序而不需其 它知识；
平台无关
• 编译解释执行。
Java语言实现平台无关的关键是使用了“编译解释”执行方式。Java源代码经过编译，称为 Java字节代码(byte-code)。Java虚拟机(VM)是 字节代码的解释器。JavaVM是用软件构造的 一个虚拟计算机，它由虚拟的寄存器、内存、 堆栈等；字节代码就是这台虚拟计算机的指令。 所有操作系统上的JavaVM执行一致的指令， 这样，就屏蔽了各个平台之间的差异（如下图 所示）。
– WWW(World Wide Web)是Internet上最广泛的信息发布/浏览 方式。与FTP等以往的方式相比较，WWW具有较强的动态性 和交互性，需要完成复杂的应用（如电子商务等）因此，共 享资源不但包括数据，也应包括程序。这就需要一种平台无 关的语言。
– 激烈的竞争迫使软件生产者不断降低开发成本，缩短开发周 期。平台无关语言使开发者不需要为一个软件开发多个操作 系统的版本，减少了开发费用和时间。
小规模软件
Declarative Languages
• 走出去：某一个环境下编写的程序要能 在其他环境下执行。
• 请进来：其他环境下编制的程序要能为 我的环境所使用。
走出去
• 平台无关（编程语言） • 放置标示 • 脚本语言 • 服务计算语言 • 本体描述语言
走出去
• 源程序经过编译生成的目标码是与本地 机紧密相关的。表现在：
– 保留声明、作用域、变量、表达式、语句、三种结 构化控制；
– 保留并增强C++的异常；
– 与C++相似的面向对象机制：类作为特殊类型、构 造函数、初始化序列、实例变量、this/super、方法 的覆盖与重载、成员可见性。
• 取消了C++不利于网络应用的机制：
– 指针。以对象引用代替指针； – 取消头文件和预处理器（宏与机器相关）； – C++中原有冗余：struct、union都被类代替； – 不支持模板，动态束定功能可实现； – 取消typedef； – 不支持运算符重载；
– 程序可移植：在该语言的某个环境上编制的 程序拿到有该语言实现的另一个环境上可以 照样运行，程序的计算，语义不变。
平台无关
• 已采用增加可移植手段。
– 设预定义环境（包）——Ada； – 分出头文件 - 宏 - 编译文件——C；
平台无关
• 网络计算的兴起使可移植性上升为平台 无关性。
平台无关
第三代JVM采用近年发展出的动态编译技术。
P.java
javac
P.class
网络
JVM
类装入器和字节代码校验
解释器
动
态
探测器
编
译
JIT编译器
器
全面优化器
P.class profile native.code
本地 O.S
走出去
• 平台无关 • 放置标示 • 脚本语言 • 服务计算语言 • 本体描述语言
– 传送目标代码 只有在相同或相互兼容的平台之间才可以实现。 如在Windows NT/9x组成的局域网中，可以在一台机器上调用 执行其它机器上的应用程序。
– 传送中间代码 中间代码由源代码经过编译生成。中间代码经 过优化。中间代码传送到目标机上由解释器解释执行。Java语 言使用的是这种方式。
Java对平台无关性的支持方法