虚拟机经典问题

Java 是如何在保证可移植性的前提下提供高执行效率的?

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Java 程序最为常见的执行方式,是预先编译为一种名为 Java 字节码的中间代码格式。这种代码格式无法直接运行在 CPU 之上,而是需要借助 JVM 来执行。换句话说,只要某个平台提供了合乎 JVM 规范的实现,它便能执行这份 Java 字节码。这也就是我们经常说的“一次编写,到处运行”。

主流的 OpenJDK/OracleJDK 中所提供的 JVM 叫做 HotSpot。它同时采用了解释执行和即时编译。解释执行就好比同声传译,JVM 一边理解输入的字节码一边向 CPU 发出指令序列;即时编译则是“磨刀不误砍柴工”,JVM 会在运行过程中将热点代码编译成为可直接执行的二进制代码。

这种混合执行模式是建立在程序符合二八定律的假设上,即百分之二十的代码占据了百分之八十的计算资源。对于不常用代码,我们无需耗费时间将其编译成二进制代码,而是采取解释执行的方式运行;另一方面,对于仅占据小部分的热点代码,JVM 则会花费时间将其编译为二进制代码,以达到理想的运行效率。

异常捕获是如何实现的?

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在编译生成的 Java 字节码中,每个方法都附带一个异常表。异常表中的每一行均定义了一条异常执行路径,其中包括规定捕获范围的起始字节码索引、终止(不包含)字节码索引,异常处理代码的起始字节码索引,以及所捕获的异常类型。

当程序触发异常时,JVM 会从上至下遍历异常表中的所有条目。当触发异常的字节码的索引值在某行异常表条目的捕获范围内,JVM 会判断所抛出的异常和该条目想要捕获的异常是否匹配。如果匹配,JVM 会将控制流转移至该条目所指向的异常处理代码。

上述异常捕获机制还被用于 finally 从句的实现。通常,Java 程序的编译器 javac 会复制多份 finally 代码块,放置于生成的 Java 字节码之中,然后通过生成多行异常表条目,来实现完整的 finally 逻辑。

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反射调用为什么慢?

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默认情况下,反射调用首先会被委派给 native 方法来进行。可想而知,其运行效率低下。当某个反射调用的调用次数达到 15 之后,JDK 代码断定该调用属于热点调用。继而,JDK 将动态生成直接调用目标方法的字节码,并将反射调用的委派对象由原本的 native 方法实现切换至该动态生成的实现。这种方式的运行效率相对于 native 方法来说要高很多。

之所以 JDK 不从一开始便采用动态生成字节码的方式,主要是因为生成过程需要耗费一定的时间。对于那些整个生命周期中仅执行数次的反射调用,动态生成字节码将得不偿失。

然而,即便是直接调用目标方法的动态实现,其峰值性能也无法跟真正的直接调用相媲美。这背后涉及到即时编译中的虚方法内联。

原文:https://blog.csdn.net/gupao123456/article/details/86557677

 

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