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Definition „Bytecode“ Was ist Bytecode?

Autor / Redakteur: Dokutech / Stephan Augsten

Bytecode bietet die Möglichkeit, die Performance eines Programms plattformübergreifend zu gewährleisten. Dieser dient als „Zwischencode“, welcher die Befehle des Quellcodes interpretiert und in die benötigte Zielsprache für jeweiligen Hardware übersetzt.

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Die Idee hinter Bytecode ist, einen Ursprungscode in Zwischencode zu übersetzen, der dann in einer virtuellen Maschine plattformunabhängig lauffähig ist.
Die Idee hinter Bytecode ist, einen Ursprungscode in Zwischencode zu übersetzen, der dann in einer virtuellen Maschine plattformunabhängig lauffähig ist.
(Bild: Java_bytecode.svg / Java_bytecode.svg / Julio Hernan Cordoba / CC BY-SA 4.0 / CC BY-SA 4.0)

Ein Bytecode ist ein Bestandteil einer Programmiersprache, beispielsweise von Java oder von Python. Er umfasst eine Sammlung von Befehlen, die zur Kompilierung des Codes in den benötigten Maschinencode verwendet werden.

Der Bytecode löst damit die Erstellung eines Zwischencodes, also eines Quasi-Übersetzers von Programmiercode zu Maschinencode aus. Der Weg über den automatisch generierten Zwischencode hat diverse Vorteile bei der plattformübergreifenden Programmierung.

Vor- und Nachteile vom Bytecode

Eine große Herausforderung bei der Verwendung von Interpretern ist, dass sie Rückschlüsse auf den Quellcode zulassen. Der Quellcode wird zwar nicht „ausgelesen“, er kann aber interpretiert und in ähnlicher Funktionalität neu aufgebaut werden. Damit gehen große Gefahren rund um die Datensicherheit und auch für das Urheberrecht einher.

Ein nachgebildeter Quellcode sieht zwar von der Syntax her anders aus als das Original, kann aber einen ähnlichen Funktionsumfang bilden. Mit dem Bytecode wurde hier ein effektives Werkzeug entwickelt, welcher diese Entwicklung hemmt. Der Fachbegriff dazu ist „Obfuszierung“ und bedeutet so viel wie „Verschleierung“.

Zusammengefasst ergeben sich folgende Vorteile durch die Verwendung eines Bytecodes:

  • Obfuszierung trotz Anwendbarkeit für unterschiedliche Maschinencodes.
  • Einfache Interpretierung einer Syntax.
  • Frontend-Teil einer Sprache kann durch die Verwendung von Bytecode ignoriert werden.
  • Als Analysewerkzeug verwendbar um Programmierfehler finden zu können.
  • Die Syntax der Oberfläche ist veränderbar und wird on the fly vom Bytecode neu interpretiert.

Mit dem Einsatz vom Bytecode kommen aber auch Nachteile mit sich. Diese sind:

  • Hoher Aufwand an der Bytecode-Schnittstelle
  • Hoher Aufwand bei Versionsabgleichen
  • Gestiegene Komplexität der Semantik

Anwendung vom Bytecode

Die Idee vom Bytecode wurde entwickelt, als die Vielfalt an Hard- und Softwareherstellern immer weiter zunahm. Zu Zeiten von IBM-Rechenmaschinen und FORTRAN war die Verwendung eines Bytecodes noch nicht erforderlich. Mit dem Aufkommen von PASCAL und der immer größeren Verbreitung von Hardware sah man sich zur Entwicklung einer Lösung gezwungen, die PASCAL-Programme auf möglichst vielen Computern lauffähig machen sollte.

In der heute vorwiegend Cloud-basierten, vernetzten Informatik ist das Problem der Hardware-Vielfalt erheblich potenziert. Java mit seinem „Virtual Machine“ Ansatz ist daher ideal für die Implementierung und Ausführung eines Bytecodes, der von möglichst vielen Plattformen interpretiert und angewendet werden kann.

Programmiersprachen, die Bytecode verwenden

Neben Python und Java verwenden folgende Programmiersprachen ebenfalls die Bytecode-Funktion, um möglichst breit anwendbar zu bleiben:

  • Lua
  • Alle .NET-Sprachen wie C#, F#, Visual Basic
  • Ruby
  • Perl
  • PHP
  • Prolog
  • Limbo
  • Gambass
  • Tcl

Die Anwendung des Bytecodes unterscheidet sich jedoch innerhalb der einzelnen Sprachen. Java, Python und .Net verwenden den Bytecode als „Kompilat“ und führen ihn unabhängig vom Quellcode aus. Bei den Scriptsprachen Perl (bis V5) und TCL wird beim Programmstart der Quellcode vom Bytecode kompiliert und nur im Arbeitsspeicher so lange abgelegt, solange das Programm aktiv ist.

Einfluss des Bytecodes auf Rechenzeiten

Jede Steigerung der Komplexität einer Syntax hat Folgen auf die Rechenzeit. Der Bytecode, wie er für Java Virtual Machines verwendet wird, verlängert jedoch nur die Startzeit des Programms. Sobald das Programm läuft, ist keine Verzögerung durch den Bytecode mehr feststellbar. Dazu sind spezielle Just-In-Time Compiler integriert, welche die Interpretation durch den Bytecode während des Programmlaufs permanent durchführen.

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