JIT即时编程-方法内联

什么是JIT

JIT的全称是Just in time compilation，中文称之为即时编译，能够加速 Java 程序的执行速度。

在JVM刚启动的时候，java都是解释执行的，只有java程序运行足够时间后，jvm会挑选出来热点的方法和循环，将他编译成本地机器码。
JIT 的编译过程：

JIT是JVM最强大的武器之一，在运行时可以让java从屌丝到高富帅的飞跃，强大到很多人产生了java比C++快的幻觉，在google上搜索为什么java比c++快居然会有200W的结果。通常JIT的利用以下几种手段来优化JVM的性能

1. 针对特定CPU型号的编译优化，JVM会利用不同CPU支持的SIMD指令集来编译热点代码，提升性能。像intel支持的SSE2指令集在特定情况下可以提升近40倍的性能。
2. 减少查表次数。比如调用Object.equals()方法，如果运行时发现一直是String对象的equals，编译后的代码可以直接调用String.equals方法，跳过查找该调用哪个方法的步骤。
3. 逃逸分析。JAVA变量默认是分配在主存的堆上，但是如果方法中的变量未逃出使用的生命周期，不会被外部方法或者线程引用，可以考虑在栈上分配内存，减少GC压力。另外逃逸分析可以实现锁优化等提升性能方法。
4. 寄存器分配，部分变量可以分配在寄存器中，相对于主存读取，更大的提升读取性能。
5. 针对热点代码编译好的机器码进行缓存。代码缓存具有固定的大小，并且一旦它被填满，JVM 则不能再编译更多的代码。
6. 方法内联，也是JIT实现的非常有用的优化能力，同时是开发者能够简单参与JIT性能调优的地方。

讨论JIT-方法内联的原理，以及如何在代码中实现方法内联。

方法内联是什么。为什么它能够提升性能

要搞清楚为什么方法内联有用，首先要知道当一个函数被调用的时候发生了什么

1. 首先在内存中会有个方法的执行栈，存储目前所有活跃的方法，以及它们的本地变量和参数
2. 当一个新的方法被调用了，一个新的栈帧会被加到栈顶，分配的本地变量和参数会存储在这个栈帧
3. 跳到目标方法代码执行
4. 方法返回的时候，本地方法和参数会被销毁，栈顶被移除
5. 返回原来地址执行

这就是通常说的函数调用的压栈和出栈过程，因此，函数调用需要有一定的时间开销和空间开销，当一个方法体不大，但又频繁被调用时，这个时间和空间开销会相对变得很大，变得非常不划算，同时降低了程序的性能。根据二八原则，80%的性能消耗其实是发生在20%的代码上，对热点代码的针对性优化可以显著的提升系统的性能。

方法内联的原理

方法内联就是把被调用方函数代码"复制"到调用方函数中，来减少因函数调用开销的技术。

我们写一个简单的两数相加程序，被内联前的代码

private int add4(int x1, int x2, int x3, int x4) {  
    return add2(x1, x2) + add2(x3, x4);  
}  

private int add2(int x1, int x2) {  
    return x1 + x2;  
}

运行一段时间后，代码被内联翻译成

private int add4(int x1, int x2, int x3, int x4) {  
    return x1 + x2 + x3 + x4;  
} 

方法内联的条件

JVM会自动的识别热点方法，并对它们使用方法内联优化。那么一段代码需要执行多少次才会触发JIT优化呢？通常这个值由-XX:CompileThreshold参数进行设置：

• 使用client编译器时，默认为1500；
• 使用server编译器时，默认为10000；

但是一个方法就算被JVM标注成为热点方法，JVM仍然不一定会对它做方法内联优化。其中有个比较常见的原因就是这个方法体太大了，分为两种情况。

• 如果方法是经常执行的，默认情况下，方法大小小于325字节的都会进行内联（可以通过** -XX:MaxFreqInlineSize=N**来设置这个大小）
• 如果方法不是经常执行的，默认情况下，方法大小小于35字节才会进行内联（可以通过** -XX:MaxInlineSize=N **来设置这个大小）

我们可以通过增加这个大小，以便更多的方法可以进行内联；但是除非能够显著提升性能，否则不推荐修改这个参数。因为更大的方法体会导致代码内存占用更多，更少的热点方法会被缓存，最终的效果不一定好。

如果想要知道方法被内联的情况，可以使用下面的JVM参数来配置

-XX:+PrintCompilation //在控制台打印编译过程信息
-XX:+UnlockDiagnosticVMOptions //解锁对JVM进行诊断的选项参数。默认是关闭的，开启后支持一些特定参数对JVM进行诊断
-XX:+PrintInlining //将内联方法打印出来

方法内联的其他隐含条件

虽然JIT号称可以针对代码全局的运行情况而优化，但是JIT对一个方法内联之后，还是可能因为方法被继承，导致需要类型检查而没有达到性能的效果

想要对热点的方法使用上内联的优化方法，最好尽量使用final、private、static这些修饰符修饰方法，避免方法因为继承，导致需要额外的类型检查，而出现效果不好情况。

结论

针对热点方法，想要通过JIT内联优化来提升性能的建议

更小的方法体，JVM总是偏好更小的方法。

尽量使用final、private、static修饰符

使用+PrintInlining参数校验效果