python虚拟机解释器及运行过程

python虚拟机解释器

我闲来翻了翻几年前就买的一本python的书，O'REILLY的【python学习手册】，中译版，很厚。

可惜，我看得非常少，这也是为什么我在简历上关于python顶天也就写个熟悉，就这都担心找虐。虽说java的学习价值更大，但是学了平时用不上，忘得快。再加上做题的时候，感觉还是用python来得更得心应手些(废话，别的你也不熟啊)，于是我决定把书看完，记录出以前不知道的，或者忽视掉的知识细节。

什么是python解释器

1. 解释性语言和编译性语言

说到解释器，大家之前多少都听过解释性语言和编译性语言。首先，不管是这二位其中的谁，源代码对于计算机来说，都是读不懂的，计算机只认识二进制指令。所以，想让程序被执行，那么自然要先把源代码转化为二进制指令，也就是机器码。

那么，在什么时候进行转换呢？

有的语言要求必须提前把代码一次性转换完毕，这种就是编译型语言，用的转换工具就叫编译器，比如C语言、C++。有的语言则可以一边执行一边转化，用到哪里了就转哪里，这种就是解释性语言，用的转化工具叫解释器，比如python、javascript。

java比较特殊，既有编译又有解释。但是编译并没有直接编译成机器码，而是编译成字节码，然后再拿到虚拟机中执行。这种设计初衷是在跨平台的同时兼顾执行效率，这里就不展开了。

ok，上面就是铺垫了。

2. python解释器

python解释器是一种让其他程序运行起来的程序，编写的python代码必须在解释器中运行，这东东已经在我们安装python的时候都装上了。
所以，现在我print(hello world)，就可以运行了，控制台可以看到文本的输出。

3. python程序运行过程

上面的一行代码虽然简单，但是python运行它还是经过了两步操作：

将源代码编译成为“字节码”转发“字节码”到“虚拟机”

字节码编译

可以理解为翻译，把print(hello world)翻译成字节码，字节码会保存在后缀名是.pyc的文件里，这文件其实就是编译后的.py源代码。

这些字节码相较于源代码，运行起来速度要快得多。为什么？

因为在下一次运行程序时，如果在上次保存了字节码之后没有修改过源代码了，Python就会加载.pyc文件并且跳过编译这个步骤。

当必须要重新编译时，python会自动检查源文件和字节码文件的时间戳，如果你又保存了源代码，下次程序运行时，字节码将自动重新创建。

python虚拟机

Python Virtual Machine，简写为PVM，当有字节码文件之后，就会被发送到PVM里来执行。

这里注意，PVM并不是指的一个独立的程序，是不需要安装的。可以把PVM理解为Python的运行引擎，是一个迭代运行字节码指令的大循环，一个个的完成操作，直到结束。
从技术角度看，PVM才是“解释器”的最后一步。

关于python的性能

大家都知道，python的缺点是运行慢。但其实这里的慢也只是相对而言，跟C和C++这类编译性语言相比，确实执行速度还不够快。

为什么？

上述也提到了python会把源代码转成字节码，然后再将字节码解释出来。但是为了更好的跨平台性，这里的字节码是一种跟平台无关的格式，所以并不是底层的二进制代码。到目前为止，只要不是对运行速度有严苛要求的领域，比如数值计算或动画这种，经常需要核心处理单元至少以C语言的速度执行，绝大多数的应用，python还是可以胜任的。

相比于缺点，python带来开发效率的提升，相信也是很多人喜爱的的重要因素。

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