- Главная
- Разное
- Бизнес и предпринимательство
- Образование
- Развлечения
- Государство
- Спорт
- Графика
- Культурология
- Еда и кулинария
- Лингвистика
- Религиоведение
- Черчение
- Физкультура
- ИЗО
- Психология
- Социология
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Геометрия
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Маркетинг
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Что такое findslide.org?
FindSlide.org - это сайт презентаций, докладов, шаблонов в формате PowerPoint.
Обратная связь
Email: Нажмите что бы посмотреть
Презентация на тему Виртуальные машины
Содержание
- 2. Виртуальные машины Одним из распространенных подходов, применяемых при
- 3. Виртуальные машиныВиртуальная машина совокупность ресурсов, которые эмулируют поведение реальной вычислительной машины
- 4. Виртуальные машины Концепция виртуальных машин была развита в
- 5. Виртуальные машины В соответствии с концепцией ВМ, вычислительный
- 6. Виртуальные машины В виртуальной машине ни один процесс
- 7. Виртуальные машины Начиная с 1970-х гг. виртуальные машины
- 8. Без виртуальной машиныМашина 1Виртуальные машиныТранслятор 1Машина 2Транслятор 2Машина 3Транслятор 3
- 9. С использованием виртуальной машиныМашина 1Виртуальные машиныВиртуальная
- 10. Виртуальные машины Архитектура виртуальной машины обычно проектируется разработана
- 11. Виртуальные машины Одна из первых широко известных виртуальных
- 12. Виртуальные машины В настоящее время концепция виртуальных машин
- 13. Виртуальные машиныАрхитектура виртуальной машины Java Виртуальная машина Java
- 14. Виртуальные машиныПоддерживаемые типы данных JVM– почти все примитивные
- 15. Виртуальные машиныРегистры JVM (32-разрядные)pc адрес следующей команды,
- 16. Виртуальные машиныЛокальные переменные Локальные переменные метода хранятся в
- 17. Виртуальные машиныСтек операндов Стек операндов используется для передачи
- 18. Виртуальные машиныОбласть метода Область метода хранит код метода и таблицы символов метода.
- 19. Виртуальные машиныСреда исполнения содержит информацию, которая характеризует:– динамическую компоновку
- 20. Виртуальные машины Среда исполнения содержит ссылки на таблицу
- 21. Виртуальные машины При нормальном завершении текущего метода управление
- 22. Виртуальные машины При возникновении исключения осуществляется анализ таблицы
- 23. Виртуальные машины Если запись, соответствующая исключению, не найдена,
- 24. Виртуальные машиныКуча и сборщик мусора Во время исполнения
- 25. Виртуальные машиныСистема команд виртуальной машины Инструкция виртуальной машины
- 26. Виртуальные машиныОграничения виртуальной машины Большинство существующих ограничений обусловлены
- 27. Виртуальные машиныСистема команд виртуальной машины Java Система команд
- 28. Виртуальные машиныКоманды загрузки констант в стек (15
- 29. Виртуальные машиныКоманды загрузки констант из пула констант
- 30. Виртуальные машиныКоманды загрузки значений переменных в стек
- 31. Виртуальные машины Особенности команд загрузки переменных:1. Параметры методов хранятся
- 32. Виртуальные машиныКоманды сохранения значения вершины стека в
- 33. Виртуальные машины Особенности команд сохранения переменных: Для часто используемых
- 34. Виртуальные машиныПрочие команды работы со стеком (9
- 35. Виртуальные машиныАрифметические команды (24 шт.) Все арифметические команды
- 36. Виртуальные машиныЛогические команды (12 шт.) Логические команды выполняют
- 37. Виртуальные машиныКоманды преобразования типа (15 шт.) Используются для
- 38. Виртуальные машиныКоманды для работы с массивами Используются:– для создания
- 39. Виртуальные машиныКоманды передачи управления Используются:– для выполнения условного перехода;
- 40. Виртуальные машиныКоманды условного перехода (вариант 1, 8
- 41. Виртуальные машиныКоманды условного перехода (вариант 2, 8
- 42. Виртуальные машиныКоманды вызова методов выполнение команд связано
- 43. Виртуальные машиныКоманды манипулирования с полями объектов команды
- 44. Виртуальные машиныКоманда возбуждения исключительной ситуации athrow –
- 45. Виртуальные машиныРеализация арифметических операций Машинный код, генерируемый компилятором Java, позволяет вычислять значения арифметических выражений на основе ПОЛИЗ.
- 46. Виртуальные машиныПример. Вычисление выражения S = a
- 47. Виртуальные машиныНа языке Java: float a,b,S; S
- 48. Виртуальные машиныПример 1. Реализация оператора ветвленияif (выражение) оператор_1; else оператор_2;Машинный код: вычислить выражение ifne оператор_2оператор_1: … … goto конецоператор_2: … …конец:
- 49. Виртуальные машиныПример 2. Реализация оператора повторенияwhile (выражение) оператор;Машинный код:цикл: вычислить выражение ifne конец оператор goto циклконец:
- 50. Виртуальные машиныПример 3. Реализация оператора повторенияdo оператор; while (выражение);Машинный код:цикл: оператор вычислить выражение ifne циклконец:
- 51. Виртуальные машины Алгоритм объектно-ориентированной реализации стековой виртуальной машины Использование
- 52. Виртуальные машины Основные классы, используемые при реализации стековой
- 53. Виртуальные машины Класс StackVM public class StackVM { private VariableStorage
- 54. Виртуальные машины Вычисление арифметического выражения сводится к последовательному
- 55. Виртуальные машины Все команды виртуальной машины реализуются как
- 56. Виртуальные машины Реализация арифметических команд выполняется тривиально.public class
- 57. Виртуальные машины Реализация команд загрузки в стек значений
- 58. Виртуальные машины Реализация команды присваивания.public class Assign implements
- 59. Виртуальные машины Пример. Вычисление дискриминантаInstruction[] expr1={ new Constant(1),
- 60. Виртуальные машины Пример. Вычисление дискриминантаInstruction[] expr1={ new Constant(1),
- 61. Виртуальные машины VariableStorage storage = new VariableStorage(); StackVM stackVM
- 62. Виртуальные машины Алгоритм объектно-ориентированной реализации виртуальной машины, интерпретирующей
- 63. Виртуальные машины Под паттерном проектирования обычно понимается описание
- 64. Виртуальные машиныПаттерн проектирования Visitor ("Посетитель") Позволяет применять различные
- 65. Виртуальные машины Было Стало class A { class A { операция1(); принятьПосетителя(); операция2(); } } class B { class B { принятьПосетителя(); операция1(); } операция2(); class Посетитель1 { } операцияНадА(); операцияНадB(); } class Посетитель2 { операцияНадА(); операцияНадB(); }
- 66. Виртуальные машины Преимущества, получаемые в результате реализации паттерна
- 67. Виртуальные машины Особенности реализации паттерна Visitor ("Посетитель")1. Все классы-посетители
- 68. Виртуальные машины2. В каждом классе-элементе структуры данных объявляется
- 69. Виртуальные машины3. Описываются классы-посетители, выполняющие требуемую обработку объектов
- 70. Скачать презентацию
- 71. Похожие презентации
Виртуальные машины Одним из распространенных подходов, применяемых при разработке переносимого программного обеспечения, является использование виртуальных машин. Виртуальные машины представляют собой практическую реализацию теоретических абстрактных вычислительных машин (таких как, например, машина Тьюринга или машина Поста)
![Виртуальные машины Пример. Вычисление дискриминантаInstruction[] expr1={ new Constant(1), new Assign(](/img/tmb/14/1318664/a1ad455c0cc7ac7b05668ebbe20dcd86-720x.jpg "Виртуальные машины")
![Виртуальные машины Пример. Вычисление дискриминантаInstruction[] expr1={ new Constant(1), new Assign(](/img/tmb/14/1318664/8cf10fc398ccfadd6656812a13fe61d0-720x.jpg "Виртуальные машины")
Слайд 2
Виртуальные машины
Одним из распространенных подходов, применяемых при разработке
переносимого программного обеспечения, является использование виртуальных машин.
собой практическую реализацию теоретических абстрактных вычислительных машин (таких как, например, машина Тьюринга или машина Поста)
Слайд 3
Виртуальные машины
Виртуальная машина
совокупность ресурсов, которые эмулируют поведение реальной
вычислительной машины
Слайд 4
Виртуальные машины
Концепция виртуальных машин была развита в 1960-е
гг. при разработке операционных систем третьего поколения как расширение
концепции виртуальной памяти.Первоначальной целью разработки виртуальных машин была организация одновременной работы нескольких вычислительных процессов в рамках одной физической системы (т.е. многозадачный и/или многопользовательский режим).
Слайд 5
Виртуальные машины
В соответствии с концепцией ВМ, вычислительный процесс
полностью определяется содержимым того рабочего пространства (памяти), к которому
он имеет доступ.При условии, что конкретная ситуация в рабочем пространстве процесса соответствует ожидаемой, процесс не имеет никаких средств для определения того, является ли предоставленный ему ресурс действительно физическим ресурсом этого типа, или же он реализован в результате совместных действий других ресурсов, которые в совокупности приводят к аналогичным изменениям содержимого рабочего пространства процесса.
Слайд 6
Виртуальные машины
В виртуальной машине ни один процесс не
может монопольно использовать никакой ресурс, и все системные ресурсы
потенциально считаются ресурсами совместного использования.Использование виртуальных машин обеспечивает изоляцию нескольких процессов и обеспечивает определенный уровень защиты данных.
Слайд 7
Виртуальные машины
Начиная с 1970-х гг. виртуальные машины стали
использоваться при разработке трансляторов языков программирования.
При таком подходе исходный
язык транслируется в коды некоторой специально разработанной вычислительной машины, которая не обязательно существует. Затем для каждой целевой платформы пишется интерпретатор виртуальной машины.
Слайд 8
Без виртуальной машины
Машина 1
Виртуальные машины
Транслятор 1
Машина 2
Транслятор 2
Машина
3
Транслятор 3
Слайд 9
С использованием виртуальной машины
Машина 1
Виртуальные машины
Виртуальная
машина 1
Машина
2
Машина 3
Транслятор
Виртуальная
машина 2
Виртуальная
машина 3
Слайд 10
Виртуальные машины
Архитектура виртуальной машины обычно проектируется разработана таким
образом, чтобы конструкции исходного языка удобно отображались в систему
команд виртуальной машины, но и сама система команд при этом не была бы слишком сложной.При выполнении этих условий можно достаточно быстро написать интерпретатор виртуальной машины для требуемой целевой платформы.
Слайд 11
Виртуальные машины
Одна из первых широко известных виртуальных машин
такого рода была разработана Никлаусом Виртом при написании компилятора
Pascal-P.Этот компилятор генерировал специальный код, названный P-кодом и представляющий собой последовательность инструкций гипотетической стековой машины.
Слайд 12
Виртуальные машины
В настоящее время концепция виртуальных машин приобрела
широкую известность благодаря языку Java, компиляторы которого генерируют последовательность
команд для виртуальной Java-машины.
Слайд 13
Виртуальные машины
Архитектура виртуальной машины Java
Виртуальная машина Java описывается
следующими характеристики:
1. Поддерживаемые типы данных
2. Регистры
3. Локальные переменные
4. Стек
операндов5. Область метода
6. Среда выполнения
7. Куча и сборщик мусора
8. Система команд
9. Ограничения виртуальной машины
Слайд 14
Виртуальные машины
Поддерживаемые типы данных JVM
– почти все примитивные типы
данных Java, за исключением boolean:
byte, short, int, long, float, double, char
– ссылочный
тип данных object;– адрес возврата returnAdress
Для примитивных типов данных контроль соответствия типов осуществляется на этапе компиляции, для ссылочных типов – на этапе исполнения.
Слайд 15
Виртуальные машины
Регистры JVM (32-разрядные)
pc
адрес следующей команды, которая будет
исполняться виртуальной машиной;
vars
адрес области памяти для хранения локальных переменных
метода;optop адрес вершины стека операндов;
frame адрес структуры среды исполнения
Слайд 16
Виртуальные машины
Локальные переменные
Локальные переменные метода хранятся в области
памяти, начиная с адреса vars.
Для хранения одной переменной отводится
4 байта, значения типа long, double занимают 8 байт (как две переменные).
Для доступа к переменным указывается смещение от начала области (0, 4, 8, 12 и т.д.)
Слайд 17
Виртуальные машины
Стек операндов
Стек операндов используется для передачи параметров
методам и получения возвращаемого значения метода, а также для
выполнения арифметических действий и хранения их результатов.Каждый элемент стека операндов имеет размер 4 байта, значения всех типов хранятся в одной ячейке стека, значения типов long, double – две ячейки стека.
Слайд 18
Виртуальные машины
Область метода
Область метода хранит код метода и
таблицы символов метода.
Слайд 19
Виртуальные машины
Среда исполнения
содержит информацию, которая характеризует:
– динамическую компоновку объектов
и их методов;
– информацию для возврата из методов;
– информацию для распространения
исключений;Среда исполнения может быть дополнена специфической информацией, например, отладочной информацией.
Слайд 20
Виртуальные машины
Среда исполнения содержит ссылки на таблицу символов
текущего метода.
Вызовы методов и обращения к полям классов
осуществляются с использованием символических ссылок.Во время динамической компоновки виртуальная машина переводит эти символические вызовы методов в фактические вызовы методов, загружая классы по мере необходимости.
Слайд 21
Виртуальные машины
При нормальном завершении текущего метода управление передается
в вызывающий метод.
Среда выполнения используется для того, чтобы восстановить
регистры вызывающего метода.Выполнение продолжается в среде исполнения вызывающего метода.
Слайд 22
Виртуальные машины
При возникновении исключения осуществляется анализ таблицы исключений,
связанной с текущим методом.
Каждая запись таблицы исключений определяет диапазон
программного кода, для которого она действительна; содержит тип и адрес кода для обработки исключения.Если в таблице исключений найдена запись, соответствующая возникшему исключению, то виртуальная машина передает управление соответствующему обработчику.
Слайд 23
Виртуальные машины
Если запись, соответствующая исключению, не найдена, то
результатом текущего метода является исключение.
Состояние вызывающего метода восстанавливается
по среде исполнения, и распространение исключения продолжается, как если бы исключение только что произошло в этом вызывающем методе.
Слайд 24
Виртуальные машины
Куча и сборщик мусора
Во время исполнения Java-программы
объекты хранятся в динамически распределяемой памяти – куче.
Периодически осуществляется
"сборка мусора" – поиск и уничтожение объектов, не используемых в программе (на которые отсутствуют ссылки).Для реализации сборщика мусора используются различные алгоритмы, в зависимости от требований системы.
Слайд 25
Виртуальные машины
Система команд виртуальной машины
Инструкция виртуальной машины Java
состоит из однобайтового кода операции, определяющего действие, которое будет
выполнено, и может сопровождаться дополнительными операндами.Число и размер дополнительных операндов определяется кодом операции.
Если дополнительный операнд содержит более одного байта, то они хранятся в порядке от старшего разряда к младшему.
Слайд 26
Виртуальные машины
Ограничения виртуальной машины
Большинство существующих ограничений обусловлены тем,
что для представления индексов операндов команд отводится 1-2 байта
(8-16 бит).Список констант ("пул констант") для каждого класса может содержать максимум 65535 элементов.
Длина кода метода ограничена 65535 байтами (включая код метода, таблицу исключений, таблицу номеров строк и таблицу локальных переменных).
Число аргументов в вызове метода ограничено 255.
Слайд 27
Виртуальные машины
Система команд виртуальной машины Java
Система команд виртуальной
машины Java включает в себя 201 инструкцию. Большинство из
них относятся к двум группам:– команды работы со стеком;
– арифметические команды.
Особенностью системы команд JVM является то, что имеется много схожих инструкций, отличающихся только обрабатываемым типом данных.
Слайд 28
Виртуальные машины
Команды загрузки констант в стек (15 команд)
предназначены
для загрузки в стек операндов часто используемых констант (null,
-1, 0, 1, …)типconst_значение
Примеры.
iconst_0 – загрузить в стек целочисленную константу 0
dconst_1 – загрузить в стек вещественную константу 0
Слайд 29
Виртуальные машины
Команды загрузки констант из пула констант
предназначены для
загрузки в стек значений констант, находящихся в пуле констант.
Загрузка выполняется безразлично к фактическому типу значений.ldc индекс
ldc2 индекс
Слайд 30
Виртуальные машины
Команды загрузки значений переменных в стек (33
шт.) предназначены для загрузки в стек значений локальных переменных из
списка локальных переменныхтипload индекс
Примеры.
iload 5 – загрузить в стек пятую локальную переменную (целочисленную)
dload 10 – загрузить в стек десятую локальную переменную (вещественную)
Слайд 31
Виртуальные машины
Особенности команд загрузки переменных:
1. Параметры методов хранятся как
локальные переменные (с индексами 0, 1, 2, …)
2. Для часто
используемых индексов (0, 1, 2, 3) имеются сокращенные варианты команд, занимающие один байт, например:fload_0
aload_1
Слайд 32
Виртуальные машины
Команды сохранения значения вершины стека в локальной
переменной (33 шт.) извлекают значение из вершины стека операндов и
сохраняют их в списке локальных переменныхтипstore индекс
Примеры.
istore 5 – сохранить вершину стека в пятой локальной переменной (целочисленной)
dstore 10 – сохранить вершину стека в десятой локальной переменной (вещественной)
Слайд 33
Виртуальные машины
Особенности команд сохранения переменных:
Для часто используемых индексов
(0, 1, 2, 3) имеются сокращенные варианты команд, занимающие
один байт, например:fstore_0
astore_1
Слайд 34
Виртуальные машины
Прочие команды работы со стеком (9 шт.)
К
этой группе относятся команды, которые удаляют (pop, pop2), дублируют
(dup, dup2), меняют местами верхние элементы стека операндов (swap), а также выполняют другие, более сложные манипуляции со стеком.
Слайд 35
Виртуальные машины
Арифметические команды (24 шт.)
Все арифметические команды извлекают
из стека два операнда, выполняют арифметическое действие и в
стек заносят получившийся результат.типдействие
Примеры.
iadd – сложение целых чисел
lsub – вычитание длинных целых чисел
fmul – умножение дробных чисел (одинарной точности)
ddiv – деление дробных чисел (двойной точности)
irem – остаток от деления целых чисел
fneg – изменение знака дробного числа
Слайд 36
Виртуальные машины
Логические команды (12 шт.)
Логические команды выполняют действия
с целыми (длинными целыми) числами: арифметический сдвиг, "и", "или",
"исключающее или"типдействие
Примеры.
iand – логическое "и" с двумя целыми числами
lor – логическое "или" с двумя длинными целыми числами
Логические команды также используются для вычисления истинности булевских выражений.
Слайд 37
Виртуальные машины
Команды преобразования типа (15 шт.)
Используются для преобразования
значений базовых типов
тип2тип
Примеры.
i2f – преобразование целого числа в дробное
(одинарной точности)d2f – преобразование дробного числа (двойной точности) в дробное число (одинарной точности)
В некоторых случаях требуется прибегнуть к цепочке преобразований, например: d2i i2s (double short)
Слайд 38
Виртуальные машины
Команды для работы с массивами
Используются:
– для создания массивов
требуемого типа;
– для вычисления длины существующего массива;
– для загрузки элемента
массива в стек;– для сохранения вершины стека в элементе массива
Примеры.
newarray T_INT – создание целочисленного массива
iaload – загрузка целого числа из массива в стек
iastore – сохранение целого числа в массиве
При обращении к элементам массива в стек должен быть загружен его индекс
Слайд 39
Виртуальные машины
Команды передачи управления
Используются:
– для выполнения условного перехода;
– для
выполнения безусловного перехода (goto);
– для организации выбора (switch);
– для вызова и
возврата из подпрограмм;– для вызова и возврата из методов
Команды условного и безусловного переходов используются для организации базовых алгоритмических структур (ветвление, повторение).
Слайд 40
Виртуальные машины
Команды условного перехода (вариант 1, 8 шт.)
ifусловие
адрес
Извлекается значение из вершины стека. Если условие истинно, осуществляется
переход по указанному адресу, например:ifeq – переход, если значение равно 0
ifgt – переход, если значение больше 0
Слайд 41
Виртуальные машины
Команды условного перехода (вариант 2, 8 шт.)
if_типcmpусловие
адрес
Из стека извлекаются два значения и сравниваются между собой.
Если условие истинно, осуществляется переход по указанному адресу, например:if_icmpeq – переход, если значения равны
if_icmpne – переход, если значения не равны
Слайд 42
Виртуальные машины
Команды вызова методов
выполнение команд связано не только
с передачей управления, но и с анализом разного рода
таблиц.invokevirtual – вызывает (виртуальный) метод на основе анализа информации времени выполнения;
invokenonvirtual – осуществляет вызов на основе информации времени компиляции (например, вызов метода родительского класса);
invokestatic – вызывает статический метод класса;
invokeinterface – вызывает метод, предоставленный интерфейсом.
Слайд 43
Виртуальные машины
Команды манипулирования с полями объектов команды позволяют
установить/прочитать обычное/статическое поле объекта:
getfield putfield
getstatic putstatic
Прочие объектные операции
создать объект, проверить тип
объекта
Слайд 44
Виртуальные машины
Команда возбуждения исключительной ситуации
athrow – позволяет выбросить
исключительную ситуацию.
Команды синхронизации
используются для организации работы параллельных процессов (войти
в критическую секцию, выйти из него).
Слайд 45
Виртуальные машины
Реализация арифметических операций
Машинный код, генерируемый компилятором Java,
позволяет вычислять значения арифметических выражений на основе ПОЛИЗ.
Слайд 46
Виртуальные машины
Пример. Вычисление выражения S = a *
b / 2
ПОЛИЗ выражения: a b * 2 /
Алгоритм
вычисления по ПОЛИЗ:1. Загрузить в стек значение переменной a
2. Загрузить в стек значение переменной b
3. Выполнить умножение
4. Загрузить в стек константу 2
5. Выполнить деление
6. Сохранить результат
Слайд 47
Виртуальные машины
На языке Java:
float a,b,S;
S =
a * b / 2;
Машинный код JVM:
fload_1 // загрузить
в стек значение первой локальной переменнойfload_2 // загрузить в стек вторую локальную переменную
fmul // выполнить умножение
fconst_2 // загрузить в стек константу 2
fdiv // выполнить деление
fstore_3 // результат загрузить в третью локальную переменную
Слайд 48
Виртуальные машины
Пример 1. Реализация оператора ветвления
if (выражение) оператор_1;
else оператор_2;
Машинный код:
вычислить выражение
ifne оператор_2
оператор_1: …
…
goto конец
оператор_2: …
…
конец:
Слайд 49
Виртуальные машины
Пример 2. Реализация оператора повторения
while (выражение) оператор;
Машинный
код:
цикл: вычислить выражение
ifne конец
оператор
goto цикл
конец:
Слайд 50
Виртуальные машины
Пример 3. Реализация оператора повторения
do оператор; while
(выражение);
Машинный код:
цикл: оператор
вычислить выражение
ifne цикл
конец:
Слайд 51
Виртуальные машины
Алгоритм объектно-ориентированной реализации стековой виртуальной машины
Использование объектно-ориентированного
подхода позволяет значительно упростить процесс реализации стековой виртуальной машины.
Слайд 52
Виртуальные машины
Основные классы, используемые при реализации стековой ВМ
StackVM
стековая
виртуальная машина
VariableStorage
хранилище переменных
Instruction
базовый класс для команд виртуальной машины
Слайд 53
Виртуальные машины
Класс StackVM
public class StackVM {
private VariableStorage storage;
private
Stack stack;
public StackVM(VariableStorage storage) {
this.storage = storage;
stack=new Stack();
}
Экземпляр виртуальной
машины использует внешнее (глобальное) хранилище переменных и локальный стек для реализации алгоритма вычисления по ПОЛИЗ.
Слайд 54
Виртуальные машины
Вычисление арифметического выражения сводится к последовательному выполнению
отдельных команд виртуальной машины.
public double execute(Instruction[] program) {
stack.clear();
for(Instruction instruction:program)
{instruction.execute(stack,storage);
}
return stack.peek();
}
Результат вычислений извлекается из вершины стека.
public double getLastValue() {
return stack.peek();
}
Слайд 55
Виртуальные машины
Все команды виртуальной машины реализуются как классы-потомки
одного абстрактного класса (интерфейса).
public interface Instruction {
public void execute(Stack
stack, VariableStorage storage);}
Слайд 56
Виртуальные машины
Реализация арифметических команд выполняется тривиально.
public class Add
implements Instruction {
public void execute(Stack stack, VariableStorage storage) {
double
op2=stack.pop();double op1=stack.pop();
stack.push(op1+op2);
}
}
Слайд 57
Виртуальные машины
Реализация команд загрузки в стек значений переменных
и констант.
public class Variable implements Instruction {
private String variable;
public
Variable(String variable) {this.variable = variable;
}
public void execute(Stack
stack.push(storage.getVariable(variable));
}
}
public class Constant implements Instruction {
private double value;
public Constant(double value) {
this.value = value;
}
public void execute(Stack
stack.push(value);
}
}
Слайд 58
Виртуальные машины
Реализация команды присваивания.
public class Assign implements Instruction
{
private String variable;
public Assign(String variable) {
this.variable = variable;
}
public void
execute(Stackstorage.putVariable(variable, stack.peek());
}
}
Слайд 59
Виртуальные машины
Пример. Вычисление дискриминанта
Instruction[] expr1={ new Constant(1), new
Assign("a") }; // a=1;
Instruction[] expr2={ new Constant(-5), new Assign("b")
}; // b=-5;Instruction[] expr3={ new Constant(6), new Assign("c") }; // c=6;
Instruction[] expr4={ // d=b*b-4*a*c;
new Variable("b"),
new Variable("b"),
new Mul(),
new Constant(4),
new Variable("a"),
new Mul(),
new Variable("c"),
new Mul(),
new Sub(),
new Assign("d")
};
Слайд 60
Виртуальные машины
Пример. Вычисление дискриминанта
Instruction[] expr1={ new Constant(1), new
Assign("a") }; // a=1;
Instruction[] expr2={ new Constant(-5), new Assign("b")
}; // b=-5;Instruction[] expr3={ new Constant(6), new Assign("c") }; // c=6;
Instruction[] expr4={ // d=b*b-4*a*c;
new Variable("b"),
new Variable("b"),
new Mul(),
new Constant(4),
new Variable("a"),
new Mul(),
new Variable("c"),
new Mul(),
new Sub(),
new Assign("d")
};
Слайд 61
Виртуальные машины
VariableStorage storage = new VariableStorage();
StackVM stackVM =
new StackVM(storage);
stackVM.execute(expr1); // a=1;
stackVM.execute(expr2); // b=-5;
stackVM.execute(expr3); // c=6;
stackVM.execute(expr4); //
d=b*b-4*a*c;System.out.println("Ответ: " + stackVM.getLastValue());
Слайд 62
Виртуальные машины
Алгоритм объектно-ориентированной реализации виртуальной машины, интерпретирующей синтаксическое
дерево программы
При разнообразной обработке структур данных, содержащих объекты различных
классов, оказывается удобным следовать паттерну проектирования Visitor ("Посетитель")
Слайд 63
Виртуальные машины
Под паттерном проектирования обычно понимается описание взаимодействия
объектов и классов, адаптированных для решения общей задачи проектирования
в конкретном контексте.
Слайд 64
Виртуальные машины
Паттерн проектирования Visitor ("Посетитель")
Позволяет применять различные операции
к каждому объекту из некоторой структуры данных.
Вместо того, чтобы
реализовывать каждую операцию в каждом классе, все однотипные операции выносятся в отдельные классы.
Слайд 65
Виртуальные машины
Было Стало
class A { class A {
операция1(); принятьПосетителя();
операция2(); }
} class B {
class
B { принятьПосетителя();
операция1(); }
операция2(); class Посетитель1 {
} операцияНадА();
операцияНадB();
}
class Посетитель2 {
операцияНадА();
операцияНадB();
}
Слайд 66
Виртуальные машины
Преимущества, получаемые в результате реализации паттерна Visitor
("Посетитель")
Однотипные операции над различными объектами локализуются в одном классе,
а не "размазываются" по нескольким классам.Легко добавлять новые операции над объектами, не изменяя их, а добавляя новые классы-посетители.
Слайд 67
Виртуальные машины
Особенности реализации паттерна Visitor ("Посетитель")
1. Все классы-посетители являются
предками абстрактного класса, в котором для каждого типа объекта
объявлен свой метод вида:class АбстрактныйПосетитель {
операцияНадА(ТипА объект);
операцияНадB(ТипB объект);
. . .
}
Слайд 68
Виртуальные машины
2. В каждом классе-элементе структуры данных объявляется метод,
обращающийся к классу-посетителю:
class A {
принятьПосетителя(АбстрактныйПосетитель п) {
п.операцияНадА(this);
}
}
class B {
принятьПосетителя(АбстрактныйПосетитель
п) {п.операцияНадB(this);
}
}
Слайд 69
Виртуальные машины
3. Описываются классы-посетители, выполняющие требуемую обработку объектов структуры.
4. Пользователь
