Lua虚拟机的机制分析.pdf

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3、广东工业大学硕±学位论文（工程硕±）Ｌｕａ虚拟化的机制分折王诗伟指导教师姓名、职称：李代平教授专业或领域名称；计耸机巧术学生所属学院：计算机学院论文答辩日期二〇—五年五月；ＡＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎＳｕｂｍｉｔｅｄ化加孤ｇｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｆｏｒｔｈｅＤｅｒｅｅｏｆＭａｓｔｅｒｇｙｇＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｉｎｅｅｒｉｎ（ｇｇ）ＡｎａｌｙｓｉｓｏｎｔｈｅＭｅｃｈａｎｉｓｍｏｆＬｕａＶｉｒｔｕａｌＭａｃｈｉｎｅＣａｎ出ｄａｔ

4、ｅ：Ｗａｎｇ如ｉｗｅｉＳｕｅｒｖｉｓｅ。Ｐｒｏｆ丄ＤａｉｐｉｐｎｇＭａｙ２０巧ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＧｕａｎｇｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｈｎｏｌｏｇｙＧｕａｎｇｚｈｏｕ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ，５１０００６摘要摘要自Ｌｕａ从己西天主教大学被开发出来已经有２０多年。随着计算机应用技术的飞速发展和高级脚本语言的不断完善，Ｌｕａ能很方便地嵌入到应用程序并为它们提供灵活的扩展和定制功能，Ｌｕａ。与其它同类

5、的高级解释型脚本语言相比有着两点非常重要的特性：简洁，Ｌｕａ、高效。多数实验表明在程序执行效率上要比大部分的脚本语言（如Ｐｙｔｈｏｎ、Ｐｅｒｌ等）高。另外Ｌｕａ还提供非常丰富和实用的功能，比如函数式编程（所有一的函数都是第类值）、协同程序、自动内存管理等。由于Ｌｕａ是用Ｃ编写而成，它与Ｃ＋＋一／Ｃ能非常方便的交互，而所有这些特性都归功于它有个精简的、巧妙的、高效的Ｌｕａ虚拟机的设升。一Ｌｕａ在相当长段时间内都使用堆找式的虚拟机，而从５．０版本后才改用寄存器式的虚拟机。基于寄存器的虚拟机减少了指令总数和指令执行

6、时堆找调整的开销因此执行效率得到提高。虚拟机的效率除了与指令操作数存储结构有关外还与编译和解释过一程相关，。解释性源程序般要经过编译成字节码阶段然后由解释器逐条解释和执行Ｌ一字节码。解释器中执行框架的设计直接影响了解释效率，ｕａ采用了种最简单的执行－ｉｔｃｈｃａｓｅ）。框架设计方式（ｓｗ，由于它指令数较少，因此也获得了较好的执行效率较新版本的Ｐｙｔｈｏｎ虚拟机在采用了较好的指令分派方式后也获得了效率提升，而其它的采用效率更高方案的虚拟机必然也在设计上更复杂或占用更多内存。除此之外，垃圾一回收（ＧＣ）算法也在定程

7、度上影响了虚拟机的效率，虽然ＬｕａＧＣ经过了若干技术一比如分代的一的优化、增量式的垃圾回收有着与其他ＧＣ机制相差不大的效率。但ＬｕＣ－与其它虚拟机ＧＣ机制相比，ａＧ主体仍使用较为古老的标记清除算法，该算法在标记和回收过程上都比较耗时而且在内存利用率（内存碎片的产生）方面有劣势，因而在性能上也略低于许多其它的虚拟机，ＬｕａＧＣ机制仍需要改善。本文首先简单的介绍了Ｌｕａ的语言特性；然后深入分析了Ｌｕａ虚拟机的实现，特别对Ｌｕａ的编译过程、线程执行、函数调用和ＧＣ过程进行了深度探究；其次将Ｌｕａ虚拟机中的关

8、键技术与Ｐｙｔｈｏｎ虚拟机的实现进行了比对，解释了其效率差异的原因；之后再对Ｌｕａ虚拟机执行框架和ＧＣ机制进行改进，在执行框架中加入了查表分派和ｕａＧＣ超级指令方式，在ＧＣ方面提出了