今年我开始使用 Java 编程。我了解高级概念并且对编程感到自在。
但是我似乎一直在问我所有这些在内部是如何工作的？我知道 Java 是一种高级语言，特别是为了让程序员远离低级的东西以减轻开发。
本质上，我想更多地了解高级语言在内部是如何运作的（例如面向对象的编程）。我很清楚为什么要使用它们，但是现在一切在内部如何工作（内存分配等）。对象如何在内部呈现等。
有人可以用一些关键字为我指明正确的方向，或者最好参考一些材料吗？学习像 C 或 C++ 这样的低级语言会有助于这个学习过程吗？
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根据你问题的措辞，你的低级还是很高的。
面向对象与语言的高低无关，它只是在对象上的意思，你可以进行面向对象的汇编。它不是语言的东西，基本上任何语言都可以以面向对象的方式使用。
内存分配特定于操作系统和/或管理内存的任何人。在高层次上没有什么复杂的。我有一个披萨，三个人，我可以把披萨切成 3 片或 4 片或 8 片或其他任何东西，每个人可以分配一片，还有一些剩余的，他们可以回来分配更多。现在，在消费后释放比萨饼分配不是我们想要想象的。但想法是一样的，你有一些内存你想让程序借/取。你把它分开，不必都是均匀的大小。您可能会提供各种尺寸的 1K、2K、4K、8K...1Meg 单位等以及这些单位的倍数。您创建一个表格/图表，说明谁消耗了什么，什么是免费的。当然后将其归还时，您将它们标记为免费。老派的线性思维会使这变得困难，但 MMU（内存管理单元）使这变得容易。那是低层次或低层次的思维。它们是地址转换器以及保护功能，以防止程序访问不属于它们的内存。
从内存分配的角度来看，了解 MMU 功能的一个简单方法是考虑所有可借用/占用的内存以 0x1000 字节为单位。假设从地址 0x10000 开始，所以 0x10000、0x11000、0x12000 等等。那是实际内存端的物理地址。但是我们也可以有一个虚拟地址空间。我可能会要求 0x3000 字节，并且可能会给出一个指针 0x20000000。当我在 0x20000000 和 0x20000FFF 之间访问时，mmu 可以将该虚拟地址转换为物理地址 0x00007000 到 0x00007FFF。但是 0x20001000 到 0x20001FFF 可能会转换为物理 0x00004000 到 0x00004FFF。自然是 0x20002000 到其他一些物理地址。因此，如果有人分配 10 个块，另一个分配 3 个，则管理该分配的软件可以将前 10 个物理块分配给第一个程序，然后接下来的 3 个到下一个，如果第一个释放然后有人分配 7 前 7 个物理可以给那个新的人，给我们一张地图，前 7 个使用，3 个免费，3 个在物理线性视图中使用。如果有人现在分配 4，我们实际上可以给他们 3，最后再给他们一个，因为我们可以将它们映射到虚拟空间中，这样他们就觉得他们是在线性访问它们。
如果我有一个按字母顺序列出的学生列表，这并不意味着他们的宿舍房间号是线性匹配的。名单上按字母顺序排列的 1 号学生不必住在 1 号宿舍。我有一张表格，可以将他们的名字映射到他们的宿舍。如果我们按字母顺序在列表中间添加一个学生，并不意味着我们必须洗牌所有宿舍房间号，我们只需要一张桌子。所以某人可以从字母列表中获得 5 个名字来完成一个项目，这并不意味着他们在 5 个相邻的宿舍里，当需要与这五个学生中的每一个交谈时，我们可以使用一张名字表来宿舍找到他们。虚拟地址是按字母顺序排列的列表，物理地址是这些人居住的宿舍。管理表格，程序可以访问它认为的线性内存空间，但实际上只是散布的碎片。您不必在分配和释放内存时对其进行“碎片整理”。没有mmu，它会变得非常混乱。
高级语言避免的低级东西是处理器的细微差别。我可以开车经过并点一个汉堡，或者我可以去买面包、肉、泡菜、西红柿、生菜、番茄酱等，然后自己做饭和组装一个汉堡。高级语言中的 a = b + c 最终可能是多个内存和/或寄存器访问，以将一个或多个寄存器保存到堆栈中，因此您可以释放寄存器以收集它们存储在内存中的那些值（如果尚未在所述寄存器中）执行操作，则现在或以后根据需要将结果保存到内存中。系统调用，如打印或文件访问或网络或视频等，大量代码执行小的单个任务以构成整体。所有的砖块、木板、钉子和水泥，以及建造一座建筑所需的一切，就像一个汉堡，
高级语言也为您提供抽象。这是C，但我打赌你能理解。
unsigned int fun ( unsigned int a, unsigned int b )
{
return(a+b+7);
}
我可以把它编译成泡菜、生菜和面包的配料，还有把它们放在一起的刀和煎锅：
00000000 <fun>:
0: e52db004 push {fp} ; (str fp, [sp, #-4]!)
4: e28db000 add fp, sp, #0
8: e24dd00c sub sp, sp, #12
c: e50b0008 str r0, [fp, #-8]
10: e50b100c str r1, [fp, #-12]
14: e51b2008 ldr r2, [fp, #-8]
18: e51b300c ldr r3, [fp, #-12]
1c: e0823003 add r3, r2, r3
20: e2833007 add r3, r3, #7
24: e1a00003 mov r0, r3
28: e24bd000 sub sp, fp, #0
2c: e49db004 pop {fp} ; (ldr fp, [sp], #4)
30: e12fff1e bx lr
我可以成为更有效率的麦当劳而不是油腻的勺子餐厅：
00000000 <fun>:
0: e2811007 add r1, r1, #7
4: e0810000 add r0, r1, r0
8: e12fff1e bx lr
或者我可以在完全不同的计算机上使用相同的代码：
00000000 <_fun>:
0: 1166 mov r5, -(sp)
2: 1185 mov sp, r5
4: 1d40 0006 mov 6(r5), r0
8: 65c0 0007 add $7, r0
c: 6d40 0004 add 4(r5), r0
10: 1585 mov (sp)+, r5
12: 0087 rts pc
是的，使用正确的工具（gnu 工作得很好），您可以轻松地学习 C/C++ 并开始查看上述内容并尝试理解它。语言正在为你做什么。当涉及到 printf 或文件访问等系统调用时。应用程序调用库函数，这些函数是链接的其他代码，最终要求操作系统执行该任务（使用您的信用卡而不是现金购买那个汉堡，收银员现在必须在盒子里刷卡，盒子与世界某个地方的银行通话，请帮我完成这项交易，而不是打开抽屉，收银员会处理它）。添加几个数字通常不涉及操作系统，但访问受控或复杂或共享资源，如视频或磁盘等，您必须为您询问操作系统，即语言，
Java 和 python（早期的帕斯卡等）通过编译成机器代码来抽象它，该机器代码实际上并没有在硬件中实现，也不能直接在硬件中实现。然后拥有一个平台并运行特定的虚拟机（用其他语言如 C 编写）读取这些 java 字节码，然后执行该任务，其中一些任务是 push b、push c、add (a)，还有一些是 go read a文件。可以反汇编并查看 JAVA 在字节码级别生成的内容，但使用编译语言更容易做到这一点。
javiergarval 对 Tanenbaum 书籍或类似书籍的回答可能涵盖了您最初在中间层（操作系统）之后的内容。但取决于你想走多低，进入汇编语言，然后进一步进入逻辑和总线。
你可以考虑一下 Petzold 的书 Code: The Hidden Language of Computer Hardware and Software。从另一个方向来。
于 2016-11-02T06:09:53.873 回答
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于 2016-10-21T12:39:31.700 回答