JVM编译优化-即时编译器(JIT)

Java语言的“编译期”，可能指的是一个前端编译期，把*.java文件转变为 *.class文件的过程；也可能是虚拟机的后端运行期编译器(JIT)把字节码转变为机器码的过程，还可能是指使用静态编译器(AOT编译器，Ahead Of Time Compiler)直接把 java文件编译成本地机器码的过程。

编译期很广，我们这里讨论即时编译器，因为即使编译器，以下简称JIT，JIT在运行期的优化过程对于程序的运行更加重要。

JIT简介

Java程序最初是通过解释器来解释执行的，当虚拟器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，在运行时，虚拟机会把这些代码编译为机器码，并进行各种层次的优化，完成这个任务的编译器成为即使编译器(JIT)。

简单说就是热点代码会被进行优化。

image.png

什么是热点代码？

• 被多次调用的方法：方法调用的多了，代码执行次数也多，成为热点代码很正常。
• 被多次执行的循环体：假如一个方法被调用的次数少，只有一次或两次，但方法内有个循环，一旦涉及到循环，部分代码执行的次数肯定多，这些多次执行的循环体内代码也被认为“热点代码”

如何检测热点代码？

判断一段代码是不是热点代码，是不是需要触发JIT，这样的行为成为热点探测，主要方式有两种。

• 基于采样的热点探测：采样，指把时间域或空间域的连续量转化成离散量的过程，也就是取一部分，周期性的检查线程的栈顶，如果发现某些方法经常出现在栈顶，即热点方法。

  缺点：不够精确，容易受到线程阻塞或外界因素的影响
  优点：简单，高效

• 基于计数的热点探测(HotSpot虚拟器默认)：为每个方法甚至是代码块建立计数器，统计执行次数，如果执行次数超过一定阈值就认为是热点代码。

  缺点：实现麻烦
  优点：统计结果精确

HotSpot虚拟器为每个方法准备了两类计数器：方法调用计数器和回边计数器，两个计数器都有一定的阈值，超过阈值就会触发JIT.

-XX:CompileThreshold 可以设置阈值大小，Client 编译器模式下，阈值 默认的值 1500，而 Server 编译器模式下，阈值 默认的值则是 10000。

编译器优化

当JVM编译代码时，它会将汇编指令保存在代码缓存，代码缓存具有固定大小，一旦它被填满，JVM将不能编译更多的代码。

–XX:ReservedCodeCacheSize 选项去增加代码缓存的大小。

查看编译日志

JVM启动时，-XX:+PrintCompilation，它会报告什么时候代码缓存满了，以及什么时候编译停止了。

另外可以通过jstat来查看编译器信息。

jstat -compile JVM进程ID
  ~ jstat -compiler 56067
Compiled Failed Invalid   Time   FailedType FailedMethod
     968      0       0     0.80          0

最后

Java语言编译优化包含很多内容，这次主要围绕JIT即时编译器周边来说，希望能帮助到大家。

参考

• 《深入理解JVM》
• 深入浅出 JIT 编译器
• 什么是JIT