Java性能权威指南读书笔记--之一

JIT（即时编译）

解释型代码：程序可移植，相同的代码在任何有适当解释器的机器上，都能运行，但是速度慢。
编译型代码：速度快，电视不同CPU平台的代码无法兼容。
java则是使用java的编译器先将其编译为class文件，也就是字节码；然后将字节码交由jvm(java虚拟机)解释执行。由于这个编译是在程序执行时进行的，因此被称为“即使编译”。

热点编译

对于程序来说，通常只有一部分代码被经常执行，而应用的性能就取决于这些代码执行得有多快。这些关键代码段被称为应用的热点，代码执行得越多就被认为是越热。
因此JVM执行代码时，并不会立即编译代码：

1. 如果代码只执行一次，那编译完全就是浪费精力。对于只执行一次的代码，解释执行Java字节码比先编译然后执行的速度快。
2. JVM执行特定方法或者循环的次数越多，它就会越了解这段代码。这使得JVM可以在编译代码时进行大量优化。

分层编译

Client编译器和server编译器主要的区别在于编译代码的时机不同。client编译器开启编译比server编译器要早。这意味着在代码执行的开始阶段，client编译器比server编译器要快，因为它的编译代码相比server编译器而言要多。
分层编译是综合了client和server的优点。在开启分层编译（-XX:+TieredCompilation）后代码先由client编译器编译，随着代码变热，由server编译器重新编译。

调优代码缓存

JVM编译代码时，会在代码缓存中保留编译之后的汇编语言指令集。代码缓存的大小固定，所以一旦填满，JVM就不能编译更多代码了。
也就是说，如果代码缓存过小，那么就会有一些热点代码被编译了，而其他没有，最终导致应用的大部分代码都是解释运行（非常慢）。这个问题在使用client编译器或进行分层编译时很常见。
当代码缓存填满时，JVM通常会发出以下警告：

Java HotSopt(TM) 64-Bit Server VM warning:CodeCache is full.Compiler has bean disabled.
Java HotSopt(TM) 64-Bit Server VM warning:Try increasing the code cache size using -XX:ReservedCodeCacheSize=

各平台代码缓存的默认大小：

jvm	jdk版本	大小
32位client	Java8	32MB
32位client	分层编译，Java8	240MB
64位client	分层编译，Java8	240MB
32位client	Java7	32MB
32位server	Java7	32MB
64位server	Java7	48MB
64位server	分层编译，Java7	48MB

如果代码缓存设为1GB，JVM就会保留1GB的本地内存空间。如果是32位JVM，那么进程占用的总内存不能超过4GB（包括Java堆、JVM自身所有代码占用空间、分配给应用的本地内存、代码缓存）。
通过jconsole Memory（内存）面板的Memory Pool Code Cache图表，可以监控代码缓存。

编译阈值

一旦代码执行到一定次数，且达到了编译阈值，编译器就可以获得足够的信息编译代码了。
编译是基于两种JVM计数器的：方法调用计数器和方法中的循环回边计数器。回边实际上可以看作是循环完成执行的次数。
栈上替换：JVM可以在方法循环运行时进行编译，并在循环代码编译结束之后，JVM替换还在栈上的代码，循环的下一次迭代就会执行快的多的代码。
标准编译由-XX:CompileThreshold=N标志触发。使用client编译器时，N的默认值是1500，使用server编译器时为10000。
计数器会随着时间而减少，所以计数器只是方法或循环最新热度的度量。由此带来一个副作用是，执行不太频繁的代码可能永远不会编译。

检测编译过程

-XX:+PrintCompilation
如果开启PrintCompilation，每次编译一个方法（或循环）时，JVM就会打印一行被编译的内容信息。
绝大多数编译日志的行具有以下格式：
timestamp compilation_id attributes (tiered_level) method_name size deopt
timestamp表示编译完成的时间
compilation_id内部的任务ID
attributes是一组5个字符长的串，表示代码编译的状态。如果给定的编译被赋予了特定属性，就会打印下面列表中所显示的字符，否则该属性就打印一个空格。
* % ：编译为OSR
* s ：方法是同步的
* ！：方法有异常处理器
* b ：阻塞模式时发生的编译
* n：为封装本地方法所发生的编译
tiered_level 如果程序没有使用分成编译的方式运行则为空，否则为数字，表明所完成编译的级别
method_name格式为：ClassName::method
然后是编译后代码大小（单位是字节）
最后，在某些情况下，编译日志的结尾会有一条信息，表明发生了某种逆优化，通常是“made not entrant”或”made zombie”

    135    1     n 0       java.lang.Thread::currentThread (native)   (static)
    136    2       3       java.util.Arrays::copyOf (19 bytes)
    136    7       3       sun.nio.cs.UTF_8$Encoder::encode (359 bytes)
    137    8       2       java.lang.String::hashCode (55 bytes)

使用jstat -compiler 进程ID 也可以看有多少方法被编译
使用jstat -printcompilation 5003 1000 表示进程ID为5003的程序每1秒输出一次最近被编译的方法

编译器线程

当方法（或循环）适合编译时，就会进入到编译队列。队列则由一个或多个后台线程处理。编译队列是一种优先队列，即调用计数次数多的方法有更高的优先级。
当开启分层编译时，JVM默认开启多个client和server线程。

cpu数量	C1的线程数（client）	C2的线程数（server）
1	1	1
2	1	1
4	1	2
8	1	2
16	2	6
32	3	7
64	4	8
128	4	10

编译器的线程数可通过-XX:CICompilerCount=N标志来设置。对于分层编译来说，设置的值中三分之一将用来处理client编译器队列，其余的线程（至少一个）用来处理server编译器队列。
使用分层编译时，线程数很容易超过系统限制，特别是有多个JVM同时运行的时候。在这种情况下，减少线程数有助于提高整体的吞吐量（尽管代价可能是热身期会持续得更长）。

方法内联

public class Point{
    private int x,y;
    public int getX(){ return x; }
    public void setX(int i){ x = i;}
}

如果你写下面的代码

Point p = getPoint();
p.setX(p.getX()*2);

编译后的代码本质上执行的是：

Point p = getPoint();
p.x = p.x *2;

方法是否内联取决于它有多热以及它的大小。
-XX:MaxInlineSize=N默认是35字节，即只有方法小于35字节时第一次调用方法时就会被内联。
-XX:MaxFreqInlineSize=N默认是325字节，即只有当一个方法频繁被调用并且小于325字节时会被内联。

逃逸分析

-XX:+DoEscapeAnalysis默认为true。逃逸分析可以让JVM对一个对象根据代码来进行优化。

1. 栈上分配
   我们都知道Java中的对象都是在堆上分配的，而垃圾回收机制会回收堆中不再使用的对象，但是筛选可回收对象，回收对象还有整理内存都需要消耗时间。如果能够通过逃逸分析确定某些对象不会逃出方法之外，那就可以让这个对象在栈上分配内存，这样该对象所占用的内存空间就可以随栈帧出栈而销毁，就减轻了垃圾回收的压力。
2. 同步消除
   如果发现某个对象只能从一个线程可访问，那么在这个对象上的操作可以不需要同步。
3. 标量替换
   Java虚拟机中的原始数据类型（int，long等数值类型以及reference类型等）都不能再进一步分解，它们就可以称为标量。相对的，如果一个数据可以继续分解，那它称为聚合量，Java中最典型的聚合量是对象。如果逃逸分析证明一个对象不会被外部访问，并且这个对象是可分解的，那程序真正执行的时候将可能不创建这个对象，而改为直接创建它的若干个被这个方法使用到的成员变量来代替。拆散后的变量便可以被单独分析与优化，可以各自分别在栈帧或寄存器上分配空间，原本的对象就无需整体分配空间了。

小结

1. 不用担心小方法，特别是getter和setter，因为它们容易内联。
2. 需要编译的代码在编译队列中，队列中代码越多，程序打到最佳性能的时间越久。
3. 虽然代码缓存的大小可以调整，但它仍然是有限的资源
4. 代码越简单，优化越多。