在先前的博客，Javac編譯過(guò)程，簡(jiǎn)略講述了Java compiler(javac),可以看出javac和C的compiler不一樣， 并不是直接將 Java 的源代碼 編譯成成處理器的指令。 相反地，它產(chǎn)生的是統一規格、與機器 binary 格式無(wú)關(guān)的 bytecode。 在執行期，JVM 會(huì )逐條解釋執行 bytecode， 這是為甚么 Java 在跨平臺上會(huì )這么成功的主要原因， 你可以在某個(gè)平臺上寫(xiě)完、build 一份，然后在其他的平臺上頭執行。 但是這也導致了嚴重的問(wèn)題， interpret 通常比直接 compile 成 平臺限定的原生 binary 碼來(lái)得慢。 Sun 在 90 年代后期就已經(jīng)了解這個(gè)嚴重度， 當時(shí)他們請了 Cliff Click 博士來(lái)提供解決方案。
他們在虛擬機中引入了JIT編譯器（即時(shí)編譯器），當虛擬機發(fā)現某個(gè)方法或代碼塊運行特別頻繁時(shí)，就會(huì )把這些代碼認定為“Hot Spot Code”（熱點(diǎn)代碼），為了提高熱點(diǎn)代碼的執行效率，在運行時(shí)，虛擬機將會(huì )把這些代碼編譯成與本地平臺相關(guān)的機器碼，并進(jìn)行各層次的優(yōu)化，完成這項任務(wù)的正是JIT編譯器。 在某些情況下，調整好的最佳化 JVM 效能可能超過(guò)手工的 C++ 或 C。 現在主流的商用虛擬機（如Sun HotSpot、IBM J9）中幾乎都同時(shí)包含解釋器和編譯器。當程序需要迅速啟動(dòng)和執行時(shí)，解釋器可以首先發(fā)揮作用，省去編譯的時(shí)間，立即執行；當程序運行后，隨著(zhù)時(shí)間的推移，編譯器逐漸會(huì )返回作用，把越來(lái)越多的代碼編譯成本地代碼后，可以獲取更高的執行效率。解釋執行可以節約內存，而編譯執行可以提升效率。 運行過(guò)程中會(huì )被即時(shí)編譯器編譯的“Hot Spot Code”有兩類(lèi)：
1 2 | <code>· 被多次調用的方法。· 被多次調用的循環(huán)體。 </code> |
兩種情況，編譯器都是以整個(gè)方法作為編譯對象，這種編譯也是虛擬機中標準的編譯方式。要知道一段代碼或方法是不是熱點(diǎn)代碼，是不是需要觸發(fā)即時(shí)編譯，需要進(jìn)行Hot Spot Detection（熱點(diǎn)探測）。目前主要的熱點(diǎn) 判定方式有以下兩種：
下面看一段JIT提高程序性能的例子
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 | class Calculator { Wrapper wrapper; public void calculate() { y = wrapper.get(); z = wrapper.get(); sum = y + z; }}class Wrapper { final int value; final int get() { return value; }} |
上面這是一段開(kāi)發(fā)人員寫(xiě)的代碼，假設這段代碼是 Hot Spot
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 | class Calculator { Wrapper wrapper; public void calculate() { y = wrapper.value; sum = y + y; } } class Wrapper { final int value; final int get() { return value; } } |
這是HotSpot VM經(jīng)過(guò)Hot Spot Detection 后對代碼進(jìn)行優(yōu)化的等價(jià)結果，當然JIT是將 bytecode 編譯成本地機器碼，這里展示的是優(yōu)化后與之等價(jià)的源代碼。 看上面的編譯優(yōu)化，首先是
1 2 3 4 5 6 7 8 | class Calculator { Wrapper wrapper; public void calculate() { y = wrapper.value; z = wrapper.value; sum = y + z; }} |
2.移除多余的載入：用 z = y 取代 z = wrapper.value， 所以只存取區域變量而不是 wrapper.value 來(lái)減少延遲。
1 2 3 4 5 6 7 8 | class Calculator { Wrapper wrapper; public void calculate() { y = wrapper.value; z = y; sum = y + z; }} |
3.copy propagation(復寫(xiě)傳播)：用 y = y 取代 z = y， 沒(méi)有必要再用一個(gè)變量 z，因為 z 跟 y 會(huì )是相等的。
1 2 3 4 5 6 7 8 | class Calculator { Wrapper wrapper; public void calculate() { y = wrapper.value; y = y; sum = y + y; }} |
4消除不用的源代碼：y = y 是不必要的，可以消滅掉。
1 2 3 4 5 6 7 | class Calculator { Wrapper wrapper; public void calculate() { y = wrapper.value; sum = y + y; } } |
以上是單個(gè)類(lèi)里面的優(yōu)化，下面看有繼承關(guān)系的優(yōu)化
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 | public interface Animal { public void eat();}public class Cat implements Animal{ public void eat() { System.out.println("cat eat fish"); }}public class Test{ public void methodA(Animal animal){ animal.eat(); }} |
首先分析Animal的整個(gè)”類(lèi)型繼承關(guān)系”，發(fā)現只有一個(gè)實(shí)現類(lèi)Cat，那么在methodA(Animal animal)的代碼就可以?xún)?yōu)化為如下，
1 2 3 | public void methodA(Animal animal){ System.out.println("cat eat fish"); } |
但是，如果之后在運行過(guò)程中，”類(lèi)型繼承關(guān)系”發(fā)現Animal又多了一個(gè)實(shí)現類(lèi)Dog，那么此時(shí)就不在執行之前優(yōu)化編譯好的機器碼了，而是進(jìn)行解釋執行，即如下的”逆優(yōu)化”。 逆優(yōu)化： 當編譯后的機器碼的執行不再符合優(yōu)化條件，則該機器碼對應的部分回到解釋執行。 以上介紹的都是C1優(yōu)化，還有主要用于服務(wù)端程序優(yōu)化的C2優(yōu)化，這里就不再介紹了。
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