El tiempo de ejecución se refiere al período en el que un programa o Práctica se está ejecutando activamente en una computadora o dispositivo.
¿Qué quiere decir con tiempo de ejecución?
El tiempo de ejecución es la fase del ciclo de vida de un programa durante la cual un procesador or máquina virtual Ejecuta el código después de compilarlo o interpretarlo. Durante esta fase, el programa realiza las operaciones previstas: responde a las entradas, gestiona la memoria, gestiona las excepciones e interactúa con los recursos del sistema.
El entorno de ejecución proporciona la infraestructura necesaria para respaldar estas actividades, incluidos servicios como administración de memoria, recolección de elementos no utilizados, subprocesos y entrada salida .
El tiempo de ejecución se diferencia de otras etapas, como la compilación o la carga, porque implica un comportamiento dinámico que solo puede determinarse y gestionarse mientras el programa se ejecuta activamente. Ciertos errores, como las excepciones de puntero nulo o la división por cero, solo se detectan durante la ejecución, ya que dependen de los datos y el estado de la aplicación en ejecución.
Los entornos de ejecución también pueden reforzar la seguridad, administrar la asignación de recursos y manejar la compatibilidad entre plataformas, especialmente en lenguajes administrados como Java o .NET, donde la máquina virtual en tiempo de ejecución abstrae muchos hardware-detalles de nivel.
Terminología de tiempo de ejecución
A continuación se presenta un desglose de los términos de tiempo de ejecución más comunes.
Entorno de ejecución
A entorno de ejecución Es la capa de software que proporciona los servicios y recursos necesarios para la ejecución de un programa. Incluye componentes como bibliotecas, máquinas virtuales y sistemas. API con los que la aplicación interactúa durante su ejecución. Por ejemplo, la Máquina Virtual Java (JVM) sirve como entorno de ejecución para programas Java, gestionando tareas como la gestión de memoria, la interpretación del código de bytes y la abstracción de la plataforma.
El entorno de ejecución garantiza que el programa se ejecute de manera consistente en diferentes hardware y sistemas operativos, aislando al desarrollador de muchos detalles de bajo nivel.
Sistema de tiempo de ejecución
Un sistema de ejecución es el componente de software subyacente responsable de gestionar la ejecución de un programa durante su ejecución. Actúa como puente entre el código compilado o interpretado y el sistema operativo o hardware, gestionando tareas como la asignación de memoria, las operaciones de entrada/salida, el manejo de excepciones, la comprobación de tipos y la programación. El sistema de ejecución garantiza que las instrucciones de alto nivel del programa se traduzcan en operaciones de bajo nivel que la máquina pueda realizar, ofreciendo a menudo funciones como el enlace dinámico, la aplicación de medidas de seguridad y la gestión de recursos.
En entornos administrados como Java Virtual Machine o .NET Common Language Runtime, el sistema de tiempo de ejecución juega un papel aún más activo al ofrecer servicios como recolección de elementos no utilizados, optimizaciones de tiempo de ejecución y compatibilidad entre plataformas, lo que permite a los desarrolladores centrarse en la lógica de la aplicación sin necesidad de administrar directamente los detalles a nivel del sistema.
Error de tiempo de ejecución
Un error de ejecución es un problema que ocurre durante la ejecución del programa, generalmente causado por situaciones imprevistas que el código no gestionó correctamente. A diferencia de los errores de compilación, que se detectan antes de que el programa se ejecute, los errores de ejecución solo se manifiestan durante la ejecución, lo que a menudo provoca fallos del programa o comportamientos inesperados. Ejemplos comunes incluyen la división por cero, el acceso a una referencia nula o el intento de abrir un... presentar Eso no existe.
El manejo eficaz de errores y las prácticas de programación defensiva ayudan a minimizar el impacto de los errores en tiempo de ejecución.
Recolección de basura
La recolección de basura es automática. gestión de la memoria Proceso que recupera la memoria ocupada por objetos que la aplicación ya no utiliza. Durante la ejecución, los objetos se crean y descartan a medida que el programa opera. El recolector de elementos no utilizados identifica estos objetos no utilizados y libera la memoria asociada, evitando fugas de memoria y optimizando el uso de recursos.
Este proceso se encuentra comúnmente en lenguajes administrados como Java, C# y Python, donde los desarrolladores quedan liberados de la responsabilidad de la desasignación manual de memoria.
Compilación justo a tiempo (JIT)
La compilación JIT es una técnica de optimización en tiempo de ejecución donde el código se compila en instrucciones de máquina sobre la marcha, en lugar de compilarse completamente antes de la ejecución. La compilación JIT permite que el entorno de ejecución optimice el código en función del contexto de ejecución real, como CPU Arquitectura y comportamiento en tiempo de ejecución, lo que resulta en un mejor rendimiento en comparación con el código puramente interpretado. Lenguajes como Java y C# suelen emplear compiladores JIT como parte de sus entornos de ejecución para equilibrar la portabilidad y la eficiencia.
Hilos de cuerda
El enhebrado se refiere a la capacidad de un programa Ejecutar múltiples secuencias de instrucciones simultáneamente durante la ejecución. Cada secuencia, o hilo, puede ejecutarse de forma independiente compartiendo los mismos recursos de la aplicación. El uso de hilos permite que los programas realicen tareas en paralelo, lo que mejora la capacidad de respuesta y el rendimiento, especialmente en procesadores multinúcleo.
La gestión de subprocesos requiere una sincronización cuidadosa para evitar condiciones de carrera, bloqueos y otros problemas de concurrencia que pueden surgir cuando varios subprocesos acceden a datos compartidos simultáneamente.
¿Cómo funciona el tiempo de ejecución?
El tiempo de ejecución funciona gestionando todo lo que sucede tras la ejecución de un programa, coordinando la interacción entre el programa, el sistema operativo y el hardware. Al iniciar una aplicación, el sistema operativo carga el código ejecutable en memoria y transfiere el control al sistema de tiempo de ejecución.
El sistema en tiempo de ejecución comienza entonces a ejecutar las instrucciones del programa, a la vez que gestiona tareas clave como la asignación y liberación de memoria, la gestión de variables y estructuras de datos, y la monitorización de los recursos del sistema. Interpreta o ejecuta el código compilado, resolviendo cualquier comportamiento dinámico, como llamadas a funciones, creación de objetos y vinculación de bibliotecas, que depende del estado actual del sistema en ese momento.
Durante la ejecución del programa, el entorno de ejecución también gestiona excepciones, realiza comprobaciones de seguridad, gestiona operaciones de entrada/salida y, en entornos administrados, ejecuta funciones como la recolección de elementos no utilizados y la compilación justo a tiempo. Durante la ejecución, el entorno de ejecución coordina continuamente estas actividades, garantizando el correcto y eficiente funcionamiento del programa hasta su finalización o finalización.
Ejemplos de tiempo de ejecución
A continuación se muestran algunos ejemplos de tiempo de ejecución.
Máquina virtual Java (JVM)
La JVM es un entorno de ejecución clásico que ejecuta código de bytes de Java. Al iniciar una aplicación Java, la JVM carga los archivos .class compilados, interpreta o compila JIT el código de bytes en instrucciones nativas de máquina y gestiona la ejecución. También proporciona recolección de elementos no utilizados, gestión de excepciones y compatibilidad multiplataforma, lo que garantiza la ejecución uniforme del código Java en diferentes sistemas.
.NET Common Language Runtime (CLR)
El CLR gestiona la ejecución de programas escritos en lenguajes como C#, VB.NET y F#. Se encarga de la gestión de memoria, la aplicación de seguridad, el manejo de excepciones y la compilación JIT. El CLR permite que las aplicaciones se ejecuten en diferentes versiones de Windows sin necesidad de recompilación, lo que proporciona un entorno de ejecución gestionado con servicios que simplifican el desarrollo y la gestión del tiempo de ejecución.
Intérprete de Python
En Python, el tiempo de ejecución consiste en el intérprete de Python, que lee y ejecuta el código fuente Directamente o tras compilarlo en código de bytes (archivos .pyc). El intérprete gestiona el tipado dinámico, la gestión de memoria mediante el conteo de referencias y la recolección de elementos no utilizados, y el manejo de excepciones, todo durante la ejecución. Esto permite un desarrollo rápido, pero también significa que ciertos errores solo aparecen mientras el programa se está ejecutando.
Node.js
Node.js proporciona un entorno de ejecución para ejecutar JavaScript fuera de un navegador web, En particular sobre serversIncluye un motor JavaScript (V8), una arquitectura basada en eventos y operaciones de E/S sin bloqueo, lo que permite... escalable y eficiente server-Aplicaciones del lado.
¿Por qué es importante el tiempo de ejecución?
El tiempo de ejecución es importante porque sirve como base para el funcionamiento del software en entornos reales. Gestiona los aspectos dinámicos de la ejecución que no se pueden determinar completamente durante la compilación, como la asignación de memoria, el procesamiento de entrada/salida y la respuesta a las interacciones del usuario o a los eventos del sistema.
Los sistemas de tiempo de ejecución garantizan la adaptación de los programas a diferentes hardware, sistemas operativos y condiciones de recursos, lo que los hace portátiles y eficientes. También gestionan tareas críticas como la detección de errores, la aplicación de la seguridad, la concurrencia y las optimizaciones de rendimiento, como la compilación justo a tiempo o la recolección de elementos no utilizados.
Al asumir la responsabilidad de estas operaciones complejas, el tiempo de ejecución permite a los desarrolladores escribir código más confiable, portable y fácil de mantener, al tiempo que garantiza una ejecución fluida y eficiente cuando se implementa el software.
¿Qué son los problemas de tiempo de ejecución?
Los problemas de ejecución son aquellos que ocurren durante la ejecución activa de un programa, a menudo debido a condiciones inesperadas o fallos no detectados durante el desarrollo o la compilación. A diferencia de los errores de compilación, que pueden detectarse antes de que el programa se ejecute, los problemas de ejecución surgen de los datos, el entorno o las interacciones del usuario durante la ejecución.
Algunos ejemplos comunes incluyen fugas de memoria, donde la memoria asignada no se libera correctamente; excepciones de referencia nula, donde el programa intenta acceder a un objeto que no ha sido inicializado; errores de división por cero y excepciones no controladas que pueden causar fallas.
Otros problemas de tiempo de ejecución incluyen cuellos de botella en el rendimiento y bloqueos en aplicaciones multiproceso, o agotamiento de recursos cuando el programa consume más memoria, CPU o E/S ancho de banda Estos problemas pueden comprometer la estabilidad, la corrección y la eficiencia del programa, lo que a menudo requiere pruebas exhaustivas, monitoreo y mecanismos robustos de gestión de errores para detectarlos y resolverlos durante y después de la implementación.
Preguntas frecuentes sobre el tiempo de ejecución
Aquí encontrará las respuestas a las preguntas más frecuentes sobre el tiempo de ejecución.
¿Cuál es la diferencia entre tiempo de ejecución y tiempo de compilación?
Aquí hay una tabla que explica la diferencia entre tiempo de ejecución y tiempo de compilación:
| Aspecto | Tiempo de compilación | Runtime |
| Definición | La fase en la que el código fuente se traduce en código ejecutable mediante un compilador. | La fase en la que se ejecuta el código compilado o interpretado en el sistema. |
| Ocurre | Antes de ejecutar el programa. | Mientras el programa se esté ejecutando activamente. |
| Actividades principales | Comprobación de sintaxis, verificación de tipos, generación de código, optimización. | Asignación de memoria, manejo de entrada/salida, procesamiento de excepciones, ejecución de instrucciones. |
| Tipos de error | Errores de sintaxis, errores de tipo, declaraciones faltantes. | Errores de referencia nula, división por cero, archivo no encontrado, agotamiento de recursos. |
| Rol de desarrollador | Se centra en escribir código correcto que pase la compilación. | Se centra en el manejo de situaciones inesperadas que puedan ocurrir durante la ejecución. |
| Impacto en el rendimiento | Las decisiones de optimización tomadas por el compilador afectan la eficiencia con la que se ejecutará el programa. | El rendimiento real se ve afectado por los recursos del sistema, las condiciones de los datos y el entorno de ejecución. |
| Ejemplos de herramientas | GCC (compilador de C), javac (compilador de Java), compilador .NET C#. | Máquina virtual Java (JVM), .NET CLR, intérprete de Python, Node.js. |
¿Cuál es la diferencia entre tiempo de ejecución y tiempo de ejecución?
A continuación se muestra una tabla que explica la diferencia entre tiempo de ejecución y tiempo de ejecución:
| Aspecto | Runtime | Tiempo de ejecución |
| Definición | La fase en la que un programa se está ejecutando activamente, incluido el entorno y el sistema que administra la ejecución. | La duración real medida que tarda un programa o una porción de código en completar su ejecución. |
| Focus | Se refiere al estado o entorno durante la operación del programa. | Se refiere al tiempo transcurrido desde el inicio hasta el final de la ejecución. |
| Contexto | Describe la fase operativa del programa, que incluye la gestión de memoria, el manejo de errores y la interacción del sistema. | Describe métricas de rendimiento, que a menudo se utilizan para evaluación comparativa u optimización. |
| Measurement | No se mide directamente como duración de tiempo; es una fase conceptual. | Generalmente se mide en segundos, milisegundos o ciclos de CPU. |
| Caso de uso | Se discute en términos de comportamiento del programa, uso de recursos y dependencias del entorno. | Se utiliza para evaluar y optimizar la velocidad y la eficiencia de algoritmos o programas. |
¿Puedes depurar el tiempo de ejecución?
Sí, se puede depurar en tiempo de ejecución. De hecho, la mayor parte de la depuración se realiza durante la ejecución, ya que muchos problemas, como referencias nulas, excepciones no controladas, fugas de memoria o condiciones de carrera, solo aparecen mientras el programa se ejecuta con datos y condiciones reales del sistema.
La depuración en tiempo de ejecución implica ejecutar el programa bajo el control de un depurador, que le permite pausar la ejecución, inspeccionar variables, revisar código línea por línea, establecer puntos de interrupción, supervisar el uso de la memoria y observar cómo se comporta el programa en tiempo real.
Herramientas como Visual Studio, GDB, Eclipse y muchos entornos de desarrollo integrados (IDE) ofrecen un amplio soporte para la depuración en tiempo de ejecución. Además, técnicas como el registro, el seguimiento y la monitorización se utilizan a menudo junto con depuradores interactivos para capturar el comportamiento en tiempo de ejecución en sistemas complejos o de producción donde la depuración en vivo puede no ser práctica.
