利用hsdis和JITWatch查看分析HotSpot JIT compiler生成的汇编代码

安装hsdis

要查看JIT生成的汇编代码，要先装一个反汇编器：hsdis。从名字来看，即HotSpot disassembler。

实际就是一个动态链接库。网络上有已经编绎好的文件，直接下载即可。

国内的：http://hllvm.group.iteye.com/

也可以自己编绎，只是编绎hsdis，还是比较快的。

参考这里：http://www.chrisnewland.com/building-hsdis-on-linux-amd64-on-debian-369

官方的参考文档：

https://wikis.oracle.com/display/HotSpotInternals/PrintAssembly

简而言之，安装只要把下载到，或者编绎好的so文件放到对应的Java安装路径下即可。

典型的情况是把下载到的 hsdis-amd64.so 放到 /usr/lib/jvm/java-7-oracle/jre/lib/amd64/ 目录下。

可以用下面这个命令来查看是否安装成功。

java -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions -XX:+PrintAssembly -version

如果输出有：

Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM warning: PrintAssembly is enabled

则安装成功。

安装JITWatch

hsdis自然是很重要，但是今天的主角是JITWatch，一个分析展现JIT日志等的图形界面工具，非常的好用。

https://github.com/AdoptOpenJDK/jitwatch

首先下载jar包，这里下载的是JDK7版本的：

wget https://adopt-openjdk.ci.cloudbees.com/job/jitwatch/jdk=JDK_1.7/ws/jitwatch-1.0.0-SNAPSHOT-JDK_1.7.tar.gz

解压得到jar 文件。

下载代码文件，主要是为了相关的依赖jar：

wget  https://github.com/AdoptOpenJDK/jitwatch/archive/master.zip

解压，从lib目录得到相关的jar包。和前面得到的JITWatch的jar包放在一起。

用这个命令启动：

java -cp /usr/lib/jvm/java-7-oracle/lib/tools.jar:/usr/lib/jvm/java-7-oracle/jre/lib/jfxrt.jar:jitwatch-1.0.0-SNAPSHOT.jar:slf4j-api-1.7.7.jar:hamcrest-core-1.3.jar:logback-classic-1.1.2.jar:logback-core-1.1.2.jar com.chrisnewland.jitwatch.launch.LaunchUI

启动后显示的界面如下，左上方有一个sanbox的按钮，点击会在当前目录下生成一个sanbox文件夹，里面存放着sanbox这个示例相关的代码。

点击sanbox就可以随便尝试下功能了。

生成JIT log文件

首先要写一个足够复杂的类，让JIT编绎器认为它需要进行优化，不然产生的日志可能没什么内容。我在这里被坑了不少时间，怎么死活都没有日志。。

public class Test {
	public volatile long sum = 0;
	
	public int add(int a, int b) {
		int temp = a + b;
		sum += temp;
		return temp;
	}

	public static void main(String[] args) {
		Test test = new Test();

		int sum = 0;

		for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
			sum = test.add(sum, 1);
		}

		System.out.println("Sum:" + sum);
		System.out.println("Test.sum:" + test.sum);
	}
}

加上一些参数来执行程序，就可以直接生成JIT log文件了，比如为Test类生成：

javac Test.java
java -server -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions -XX:+TraceClassLoading  -XX:+PrintAssembly -XX:+LogCompilation -XX:LogFile=live.log  Test

注意生成的log文件里，可能会有一些class path相关的东东，所以JITWatch有可能会解析失败。这时注意看左下的“Errors”。

个人推荐在Eclipse里配置生成JIT log，这样使用起来更方便。

在“Run Configuration”里配置上JVM参数：

-server -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions -XX:+TraceClassLoading  -XX:+PrintAssembly -XX:+LogCompilation -XX:LogFile=${java_type_name}.log

然后，当执行时，会自动生成JIT log。

在JITWatch里，“Open Log"，打开生成的Test.log，然后配置config：

然后，点”Start"就可以查看到分析的结果了。

这是一个分析结果的展示，左边是源代码，中间是ByteCode，右边是汇编代码：

JITWatch还有很多强大的功能。具体请参考wiki：

https://github.com/AdoptOpenJDK/jitwatch/wiki

比如查看函数是否inline，循环展开，分支预测等。

作者有一个PDF介绍：

http://www.chrisnewland.com/images/jitwatch/HotSpot_Profiling_Using_JITWatch.pdf

视频：

https://skillsmatter.com/skillscasts/5243-chris-newland-hotspot-profiling-with-jit-watch

Java里volatile的实现

从生成的汇编代码，可以看出Java里volatile的实现是用lock指令前缀来实现的：

0x00007f80950601b0: lock addl $0x0,(%rsp)  ;*putfield sum
                                           ; - Test::add@12 (line 6)
                                           ; - Test::main@18 (line 16)

http://stackoverflow.com/questions/8891067/what-does-the-lock-instruction-mean-in-x86-assembly

参考：

http://psy-lob-saw.blogspot.com/2013/01/java-print-assembly.html

http://www.chrisnewland.com/images/jitwatch/HotSpot_Profiling_Using_JITWatch.pdf