python虛擬機(jī)解釋器

我閑來翻了翻幾年前就買的一本python的書，O'REILLY的【python學(xué)習(xí)手冊】，中譯版，很厚。

可惜，我看得非常少，這也是為什么我在簡歷上關(guān)于python頂天也就寫個熟悉，就這都擔(dān)心找虐。雖說java的學(xué)習(xí)價值更大，但是學(xué)了平時用不上，忘得快。再加上做題的時候，感覺還是用python來得更得心應(yīng)手些(廢話，別的你也不熟啊)，于是我決定把書看完，記錄出以前不知道的，或者忽視掉的知識細(xì)節(jié)。

什么是python解釋器

1. 解釋性語言和編譯性語言

說到解釋器，大家之前多少都聽過解釋性語言和編譯性語言。首先，不管是這二位其中的誰，源代碼對于計算機(jī)來說，都是讀不懂的，計算機(jī)只認(rèn)識二進(jìn)制指令。所以，想讓程序被執(zhí)行，那么自然要先把源代碼轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制指令，也就是機(jī)器碼。

那么，在什么時候進(jìn)行轉(zhuǎn)換呢？

有的語言要求必須提前把代碼一次性轉(zhuǎn)換完畢，這種就是編譯型語言，用的轉(zhuǎn)換工具就叫編譯器，比如C語言、C++。有的語言則可以一邊執(zhí)行一邊轉(zhuǎn)化，用到哪里了就轉(zhuǎn)哪里，這種就是解釋性語言，用的轉(zhuǎn)化工具叫解釋器，比如python、javascript。

java比較特殊，既有編譯又有解釋。但是編譯并沒有直接編譯成機(jī)器碼，而是編譯成字節(jié)碼，然后再拿到虛擬機(jī)中執(zhí)行。這種設(shè)計初衷是在跨平臺的同時兼顧執(zhí)行效率，這里就不展開了。

ok，上面就是鋪墊了。

2. python解釋器

python解釋器是一種讓其他程序運(yùn)行起來的程序，編寫的python代碼必須在解釋器中運(yùn)行，這東東已經(jīng)在我們安裝python的時候都裝上了。
所以，現(xiàn)在我print(hello world)，就可以運(yùn)行了，控制臺可以看到文本的輸出。

3. python程序運(yùn)行過程

上面的一行代碼雖然簡單，但是python運(yùn)行它還是經(jīng)過了兩步操作：

將源代碼編譯成為“字節(jié)碼”轉(zhuǎn)發(fā)“字節(jié)碼”到“虛擬機(jī)”

字節(jié)碼編譯

可以理解為翻譯，把print(hello world)翻譯成字節(jié)碼，字節(jié)碼會保存在后綴名是.pyc的文件里，這文件其實(shí)就是編譯后的.py源代碼。

這些字節(jié)碼相較于源代碼，運(yùn)行起來速度要快得多。為什么？

因?yàn)樵谙乱淮芜\(yùn)行程序時，如果在上次保存了字節(jié)碼之后沒有修改過源代碼了，Python就會加載.pyc文件并且跳過編譯這個步驟。

當(dāng)必須要重新編譯時，python會自動檢查源文件和字節(jié)碼文件的時間戳，如果你又保存了源代碼，下次程序運(yùn)行時，字節(jié)碼將自動重新創(chuàng)建。

python虛擬機(jī)

Python Virtual Machine，簡寫為PVM，當(dāng)有字節(jié)碼文件之后，就會被發(fā)送到PVM里來執(zhí)行。

這里注意，PVM并不是指的一個獨(dú)立的程序，是不需要安裝的。可以把PVM理解為Python的運(yùn)行引擎，是一個迭代運(yùn)行字節(jié)碼指令的大循環(huán)，一個個的完成操作，直到結(jié)束。
從技術(shù)角度看，PVM才是“解釋器”的最后一步。

關(guān)于python的性能

大家都知道，python的缺點(diǎn)是運(yùn)行慢。但其實(shí)這里的慢也只是相對而言，跟C和C++這類編譯性語言相比，確實(shí)執(zhí)行速度還不夠快。

為什么？

上述也提到了python會把源代碼轉(zhuǎn)成字節(jié)碼，然后再將字節(jié)碼解釋出來。但是為了更好的跨平臺性，這里的字節(jié)碼是一種跟平臺無關(guān)的格式，所以并不是底層的二進(jìn)制代碼。到目前為止，只要不是對運(yùn)行速度有嚴(yán)苛要求的領(lǐng)域，比如數(shù)值計算或動畫這種，經(jīng)常需要核心處理單元至少以C語言的速度執(zhí)行，絕大多數(shù)的應(yīng)用，python還是可以勝任的。

相比于缺點(diǎn)，python帶來開發(fā)效率的提升，相信也是很多人喜愛的的重要因素。