¿Cómo ejecuta Java Virtual Machine el código escrito en otros idiomas?

Desde Java 1.6, la JVM puede ejecutar una miríada de lenguajes de programación además de en lugar de solo Java. Conceptualmente entiendo cómo se ejecuta Java en Java VM, pero no cómo otros lenguajes también pueden ejecutarse en él. Para mí, todo parece magia negra. ¿Tiene algún artículo para señalarme para que pueda entender mejor cómo encaja todo esto?

La clave es el idioma nativo de la JVM: el código de bytes de Java. Cualquier lenguaje puede compilarse en bytecode que la JVM entiende; todo lo que necesita para esto es un compilador que emite bytecode. A partir de entonces, no hay diferencia desde el punto de vista de la JVM. Tanto es así que puede tomar un archivo compilado de clase Scala, Clojure, Jython, etc. y descompilarlo (usando, por ejemplo, JAD ) en un código fuente Java de aspecto normal.

Puede encontrar más detalles sobre esto en los siguientes artículos / hilos:

• Máquina virtual Java (Wikipedia)
• ¿Por qué necesitamos otros lenguajes JVM (desbordamiento de pila)

No conozco ningún cambio fundamental en las JVM de Java 5 o 6 que hubieran hecho posible o más fácil (código compilado desde) otros idiomas para ejecutarse en él. En mi opinión, la JVM 1.4 era más o menos tan capaz en ese aspecto como la JVM 6 (aunque puede haber diferencias; no soy un experto en JVM). Fue solo que las personas comenzaron a desarrollar otros lenguajes y / o compiladores de código de bytes en la primera mitad de la década, y los resultados comenzaron a aparecer (y se hicieron más conocidos) alrededor de 2006 cuando se publicó Java 6.

Sin embargo, todas estas versiones de JVM comparten algunas limitaciones: la JVM está tipicamente estática por naturaleza, y hasta la versión 7, no soportaba lenguajes dinámicos. Esto ha cambiado con la introducción de invokedynamicuna nueva instrucción de código de bytes que permite la invocación de métodos basándose en la verificación dinámica de tipos.

Una máquina virtual, como JVM, es un programa que acepta como entrada, generalmente archivos, un conjunto de instrucciones simples (que generalmente son fáciles de convertir en instrucciones reales de CPU), y en realidad las compila y ejecuta como instrucciones de CPU nativas (generalmente usando un compilador a pedido como HotSpot o JIT).

Es esencialmente una capa de abstracción. Por lo general, es mucho más fácil portar implementaciones de conjuntos de instrucciones de VM a diferentes arquitecturas de procesador, debido a varias similitudes (como estar basado en la pila). También es mucho más fácil portar diferentes lenguajes de programación a las instrucciones de VM, ya que está más orientado hacia los lenguajes de programación modernos que las instrucciones primitivas de la CPU. Muchas máquinas virtuales, como JVM y CLR (.NET) contienen instrucciones para llamar a métodos virtuales y crear instancias de objetos.

Así que tomemos un idioma por ejemplo. Llámalo MyLanguage. Como es un lenguaje de programación, en última instancia, se compila en un conjunto de instrucciones de arquitectura de CPU. Eso significa que, dado un conjunto de instrucciones de máquina virtual flexible y compatible, también es posible compilar MyLanguage a un conjunto de instrucciones de esa VM.

Siempre hay una cuestión de eficiencia, ya que es posible que necesite hackear algunas soluciones en los conjuntos de instrucciones de VM que no tendría que hacer de forma nativa, pero aún es posible.

Una JVM es una máquina de cómputo completa de Turing (excepto para la memoria limitada), y cualquier máquina completa de Turing (física o virtual) puede ejecutar cualquier lenguaje de programación (excepto la memoria, el rendimiento y las limitaciones físicas de E / S).

Por un momento, piense en la JVM como un procesador con su propio conjunto de instrucciones, como quizás el x86. El procesador puede ejecutar, por ejemplo, el código C que se ha compilado en su lenguaje de máquina. Aplicando la misma analogía a la JVM, se pueden ejecutar otros idiomas en la JVM al igual que en otros procesadores si esos idiomas se compilan según las instrucciones de la máquina de la JVM. La JVM puede ejecutar estas instrucciones para el lenguaje X.