JVM_3_程序编译与代码优化

Posted 2021-04-17 AJCoder

1. 编译器

1.1 分类及说明

• 前端编译器： 把*.java文件转变为*.class文件
• Javac、ECJ
• 后端运行期编译器（JIT编译器）： 把字节码（*.class文件）转变为机器码
• HotSpot的C1、C2
• 静态提前编译器（AOT编译器）： 把*.java文件编译成本地机器代码
• GCJ

2. Java语法糖(编译器优化)

语法糖

2.1 默认构造器

public class Candy{
}

编译成class后的代码：

public class Candy{
    //这个无参构造是编译器加上的
    public Candy(){
        super(); //调用父类Object的无参构造方法
    }
}

2.2 自动拆装箱

public class Candy{
    public static void main(String[] args){
        Integer x = 1;
        int y = x;
    }
}

编译成class后的代码：

public class Candy{
    public static void main(String[] args){
        Integer x = Integer.valueOf(1); //编译器自动装箱
        int y = x.intValue(); //编译器自动拆箱
    }
}

2.3 泛型集合取值

public class Candy{
    public static void main(String[] args){
        List<Integer> list = enw ArrayList<>();
        list.add(10); //实际调用的是 list.add(Object o)
        Integer x = list.get(0); //实际调用的是 Object obj = List.get(int index);
    }
}

2.3.1 泛型擦除

擦除的是字节码上的泛型信息。

2.4 可变参数

2.4.1 可变参数

2.4.2 可变参数

2.4.3 可变参数

2.5 foreach循环

2.5.1 foreach

2.5.2 数组的foreach

2.5.3 集合的foreach

2.5.4 foreach

2.6 switch 字符串

2.6.1 switch-字符串

2.6.2 switch-字符串

2.6.3 switch-字符串

2.6.4 switch-字符串

2.6.5 switch-字符串

2.6.6 switch-字符串

2.7 switch 枚举

2.7.1 switch-枚举

2.7.2 switch-枚举

2.8 枚举类

2.8.1 枚举类

2.8.2 枚举类

2.9 try-with-resources

2.9.1 try-with-resource

2.9.2 try-with-resource

2.9.3 try-with-resource

3. 运行期优化

3.1 JIT编译器

• 将 字节码转换为 机器码

3.1.1 解释器和编译器

HotSpot同时包含解释器和编译器。解释器和编译器两者各有优势：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。在程序运行后，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代码之后，可以获取更高的执行效率。因此，在整个虚拟机的执行架构中，解释器与编译器经常配合工作。

即时编译器（JIT）和解释器的区别：

• 解释器即使下次遇到相同的字节码，仍会执行重复的解释；
• JIT编译器将编译的机器码存入code cache，下次遇到相同，直接执行；
• 解释器将字节码解释为针对所有平台都通用的机器码；
• JIT会根据平台类型，生成平台特定的机器码；

解释器和编译器

总结

3.1.2 HotSpot虚拟机

内置两个即时编译器，分别称为Client Compiler和Server Compiler或者简称为C1编译器和C2编译器。

• JVM分为Server模式和Client模式，对应的编译器也有C1（Client Complier）和C2（Server Complier）两个编译器。C1编译器注重编译的速度，C2编译器注重编译的质量。
• 不论在Server模式还是Client模式，解释器只有一个。早期的JVM中解释器只能和C1或C2中的一个混合运作（当然也可以通过设置虚拟机参数，强制只有编译器运作或只有解释器运作）。
• 在JDK1.7中，分层编译的加入，让两个编译器和一个解释器可以共同参与工作。

3.1.3 分层编译

• 第0层：编译器不工作，只有解释器解释执行程序，可触发第二层编译。
• 第1层：解释器和C1编译器共同工作。把热点字节码编译为机器码，并进行简单可靠的优化，如有必要会开启性能监测。可触发        第2层编译。
• 第2层（或第2层以上）：解释器和C2编译器共同工作。把热点字节码编译为机器码，开启性能监测，并通过监测结果进行激进         优化。

在开启分层编译后，由于两个编译器的加入，许多代码会被多次编译。既通过C1得到了更高的编译速度，也通过C2得到了更高的编译质量，是JVM代码执行系统的一大进步。

3.2 即时编译

3.2.1 分层编译

• TieredCompilation

即时编译案例

即时编译优化的分析

3.2.2 方法内联

• Inlining

方法内联

3.2.3 逃逸分析

逃逸分析的基本行为就是分析对象动态作用域：当一个对象在方法中被定义后，它可能被外部方法所引用，例如作为调用参数传递到其他方法中，称为方法逃逸。甚至还有可能被外部线程访问到，譬如赋值给类变量或可以在其他线程中访问的实例变量，称为线程逃逸。

开启逃逸分析，并查看分析结果：

-XX:+DoEscapeAnalysis +PrintEscapeAnalysis

关闭逃逸分析：

-XX:-DoEscapeAnalysis

- END -