目录

一、关于解释器和编译器

1、概述

2、JIT(Just In Time)编译器

二、JIT优化之锁粗化 & 锁消除

三、JIT优化之逃逸分析 & 栈上分配 & 同步消除 & 标量替换

1、概念描述

2、逃逸分析代码示例

3、逃逸分析失效示例

四、JIT优化之方法内联(Inline Method)

1、概述

2、方法内联示例

3、方法内联的优点

一、关于解释器和编译器

1、概述

Java到底是一门解释型语言还是编译型语言呢？这取决于Java虚拟机，现在主流的商用虚拟机如HotSpot，都同时包含解释器与编译器，我们可以认为Java即是一门解释型语言，也是一门编译型语言。

关于解释器与编译器的优势：

解释器：当程序需要迅速启动和执行的时候，解释器可以首先发挥作用，省去编译的时间，立即执行。

编译器：程序运行后，随着时间的推移，编译器逐渐发挥作用，把越来越多的代码编译成本地机器码，获取更高的执行效率。

2、JIT(Just In Time)编译器

当虚拟机发现某个方法或代码块的运行特别频繁时，就会把这些代码认定为“热点代码“。为了提高热点代码的执行效率，虚拟机会把这些代码编译成与本地平台相关的机器码，并进行各种层次的优化，完成这个任务的编译器称为即时编译器（Just In Time Compiler）。

备注：为什么叫HotSpot虚拟机呢？字面意思就是热点虚拟机，其中的一部分功能就是会对热点代码进行优化。

二、JIT优化之锁粗化 & 锁消除

锁粗化和锁消除都是针对synchronized平台级锁所做的优化，具体可参考：Java面试题之synchronized关键字原理以及锁相关。

三、JIT优化之逃逸分析 & 栈上分配 & 同步消除 & 标量替换

1、概念描述

逃逸分析：所谓逃逸分析简单来说就是，分析创建的对象除了在线程栈中能访问，还能不能被其它线程线程所引用，用于确定创建的对象到底在堆中分配还是栈上分配。

栈上分配：我们都知道对象一般都是在堆上分配，如果逃逸分析发现对象只能在线程栈中访问，则会直接在栈上分配。

同步消除：如果逃逸分析发现一个变量无法被其它线程访问，那这个变量的读写就不会有竞争，对这个变量实施的同步措施也就可以消除掉。比如不保存对象头的Mark Word信息。

标量替换：把对象拆散，将其使用到的成员变量恢复原始类型来访问。如果逃逸分析发现对象只能在当前线程栈中可访问，且对象可以被拆散，那么程序可能不创建这个对象，而是直接在栈上分配成员变量。

备注：所谓标量是指一个数据已经无法再分解成更小的数据来表示了，比如原始数据类型等，都不能再分解，可以称之为标量。如果一个数据可以再分解，我们称作为聚合量，Java中的对象就是最典型的聚合量。

2、逃逸分析代码示例

@Data
class User {
 private Integer id;
 private String name;
}
/**
 * 关闭逃逸分析JVM参数：-XX:-DoEscapeAnalysis
 */
public class EscapeAnalysisExample {
 public static void createUser() {
  User user = new User();
  user.setId(1);
  user.setName("Nick");
 }
 public static void main(String[] args) {
  long start = System.currentTimeMillis();
  for (int count = 0; count < 1024 * 1024 * 50; count++) {
   createUser();
  }
  long end = System.currentTimeMillis();
  System.out.println("耗时为: " + (end - start) + " ms");
 }
}

• 默认逃逸分析是开启的，运行程序的执行时间为：5ms。
• 加上虚拟机参数-XX:-DoEscapeAnalysis，关闭逃逸分析，运行程序的执行时间为：267ms。

3、逃逸分析失效示例

@Data
class User {
 private Integer id;
 private String name;
 private List<String> hobbies = new ArrayList<>();
}

开启逃逸分析，当我们在User类中加上一行代码后，再次执行程序，发现程序执行时间又变成了277ms。

为什么程序的执行时间又会变慢呢？

我们都知道，线程栈的大小是有限的，由虚拟机参数-Xss决定。由于动态集合里无法确定有多少个对象，会占用多少内存，所以此时创建的对象是在堆上分配，而不是在栈上分配。

四、JIT优化之方法内联(Inline Method)

1、概述

关于方法内联的介绍我们在Java官方提供的文档里可以看到，运行时机器码生成器或者优化器会内联final修饰的方法，把方法调用替换成方法体里的代码。

备注：官方文档地址可参考Java语言规范。

疑问：是不是只有final方法才有可能在运行时优化被内联呢？

其实并不是的，final方法可以被内联是因为final方法不能被重写，在编译时即可以确定。

除了final方法，非虚方法可以直接被内联，这些方法可以在解析阶段确定唯一的版本。

遇到虚方法，如果该方法只有一个版本（Ps：由于多态可能会有多个版本），也可以进行内联。如果该方法有多个版本，使用内联缓存完成方法内联。

非虚方法定义：静态方法、私有方法、实例构造器、父类方法4类。

虚方法定义：实例方法都是虚方法。

备注：更多关于内联缓存的概念请参考周志明的《深入了解Java虚拟机第2版》。

2、方法内联示例

class Point {
 int x, y;
 void move(int dx, int dy) {
  x += dx;
  y += dy;
 }
}
/**
 * 方法内联示例
 * @author 刘亚楼
 * @date 2022/6/29
 */
public class MethodInlineExample {
 public static void main(String[] args) {
  Point[] points = new Point[1000];
  for (int count = 0; count < points.length; count++) {
   points[count] = new Point();
   points[count].move(count, points.length - 1 - count);
  }
 }
}

上面main方法里的代码会被替换成如下：

public static void main(String[] args) {
 Point[] points = new Point[1000];
 for (int count = 0; count < points.length; count++) {
  points[count] = new Point();
  points[count].x += count;
  points[count].y += points.length - 1 - count;
 }
}

我们都知道方法在调用时会创建一个栈帧(Stack Frame)，栈帧中会保存局部变量表，操作数栈，方法出口等信息，每一个方法从调用到执行完成的过程，就代表着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。

通过方法内联，可以减少栈帧的创建，方法调用入栈和出栈的流程，提升程序运行效率。