解釋器處理字節碼時,與給定字節碼有關的動作的語義、執行字節碼的相關動作大多是從堆棧中獲得其操作數,并將其結果送回堆棧中。典型的情況下字節碼是帶有參數的,這些參數在字節碼流中緊跟在字節碼自身之后。
在虛擬機解釋字節碼過程中,執行引擎會不時遇到請求本地方法調用的指令,虛擬機負責試著發起這個本地方法的調用。本地方法是Java虛擬機指令集的一種可編程擴展,運行這個本地方法就是Java虛擬機對這條指令的執行。
本地方法函數調用
為了增加虛擬機的性能,加快其速度,解釋器在處理一些字節碼時調用的本地方法函數用匯編實現了將Java棧轉換為C棧,然后在C堆棧上實現函數的調用。Linux下是用獨立的匯編語言程序invokeNative_i386。S實現函數CVMjniInvokeNative(),我們采用在C里面嵌入匯編的形式來實現該函數。
該函數的形參有7個,完成的主要功能是將由實參傳遞來的部分數據通過直接或者運算后得到本地方法的參數,然后壓入本地棧,通過匯編來實現本地的C函數調用。實參傳遞過來的7個數據包含JNI環境指針(env)、本地方法的函數指針(nativecode)、Java棧指針(args)、本地方法的描述符(tersesig),Java棧的參數總數(argssize)表示靜態或非靜態方法的類對象標志(classobject)及用于存儲返回值的一個指針變量(returnvalue),其中env要作為第一個本地方法的參數傳遞,并且nativecode也要傳遞到本地方法來實現本地方法的正確調用。
J2ME中的CDC移植
由于Linux有多個通用寄存器,在實現該函數的代碼中充分運用了如esp、ebp、esi等寄存器,但是OS20提供的可操作的寄存器只有3個通用寄存器Areg、Breg、Creg和1個工作指針寄存器Wptr(相當于堆棧指針),在實現過程中,我們用在C函數中設立局部變量來代替Linux的通用寄存器,通過手動調整工作棧指針來實現本地方法的調用,具體實現過程如圖3所示。
當進入匯編函數時,工作區指針為Wptr,實參、狀態寄存器和指令指針寄存器的值全部自動入棧,然后是我們定義的代替Linux寄存器的局部變量自動入棧,此時的Wptr自動移到Wptr′,利用OS20的匯編指令,手動將實參傳遞過來的參數通過計算得到本地方法參數的個數,然后將本地方法所需的參數依次壓棧,最后再手動調節工作區指針實現本地方法的成功調用。這里我們先將本地方法函數指針和1個標志位flag(0x10101010)入棧,原因有兩個: