深入理解Java虚拟机----第十一章:晚期(运行期)优化

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第一章:走进Java
第二章:Java内存区域与内存溢出异常
第三章:垃圾收集器与内存分配策略
第四章:虚拟机性能监控与故障处理
第五章:调优案例分析与实战
第六章:类文件结构
第七章:虚拟机类加载机制
第八章:虚拟机字节码执行引
第九章:类加载及其执行子系统的案例与实战
第十章:早期(编译器)优化
第十一章:晚期(运行期)优化
第十二章:Java内存模型与线程
第十三章:线程安全与锁优化

第十一章:晚期(运行期)优化

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    • 第十一章:晚期(运行期)优化
      • 11.1概述
      • 11.2HotSpot虚拟机即时编译器
        • 11.2.1解释器和编译器
        • 11.2.2编译对象与触发条件
        • 11.2.3编译过程

11.1概述

为了提高热点代码的运行效率,在运行时,虚拟机会把这些代码编译成与本地平台相关的机器码,并进行各种层次的优化,完成这个任务的编译器称为即时编译器(Just In Time Compiler ,JIT编译器)

java虚拟机规范中没有约束JIT的应该如何实现,所以这部分功能完全是与虚拟机具体实现相关的内容

11.2HotSpot虚拟机即时编译器

需要解决的问题

为何HotSpot虚拟机要使用解释器和编译器共存的架构?

为何HotSpot虚拟机要实现两个不同的即时编译器?

程序何时使用解释器执行?何时使用编译器执行?

哪些程序会被编译成本地代码?如何编译为本地代码?

如何从外部观察即时编译器编译过程和编译结果?

11.2.1解释器和编译器

解释器和编译器各自优势

解释器:程序可以迅速启动和执行,省去编译时间;内存限制较大时,可以节约内存;可以作为编译器激进优化的“逃生门”

编译器:编译成本地代码,提升运行效率

HotSpot内置C1和C2两个即时编译器,使用哪个编译器取决于虚拟机运行模式

可以强制设置虚拟机只是用解释器和编译器中的一种

分层编译(为了启动和运行达到平衡)

第0层,程序解释执行,解释器不开启性能监控功能(Profiling),可触发第一层编译

第1层,也成C1编译,将字节码编译为本地代码,进行简单、可靠优化,如有必要加入性能监控的逻辑

第2层(或2层以上),也成C2编译器,将字节码编译为本地代码,但是会启动一些编译耗时较长的优化,甚至会根据性能监控信息进行一些不可靠的激进优化

实时分层后,C1和C2将会同时工作,许多代码可能会被编译多次,C1获取更高的编译速度,C2获取更好的编译质量,在解释执行的时候也无需承担性能监控信息的任务

11.2.2编译对象与触发条件

热点代码:

  • 被多次调用的方法:整个方法作为编译对象,标准的JIT编译方式
  • 被多次执行的循环体:依然会以整个方法作为编译对象,编译发生在方法执行过程中,称为栈上替换(On Stack Replacement,OSR编译)

热点探测:

判断一段代码是不是热点代码,需不需要触发及时编译的行为称为热点探测(Hot Spot Detection)

探测方式:

  • 基于采样的热点探测

周期性的检查栈顶,某个方法经常出现在栈顶,说明是热点方法

优点:简单、高效、可以容易的获取方法调用关系

缺点:很难精确的确认一个方法的热度,容易受到线程阻塞或者其他外界因素的影响而扰乱热点探测

  • 基于计数器的热点探测

为每个方法建立一个计数器,统计方法执行的次数,执行次数超过某个阈值就认为他是热点方法

缺点:实现麻烦,不能直接获取方法调用关系

统计结果更加精准、严谨

HotSpot采用基于计数器的热点探测

每个方法有两个计数器

方法调用计数器

可设定阈值

如果不设定,计数器的次数不是绝对值,是一个相对频率,即一段时间内调用的次数

超过一段时间仍未提交即时编译器处理,方法调用计数器热度衰减(一般),这个时间称为半衰周期,在垃圾收集的时候进行

可以设定绝对次数

回边计数器

统计方法体中循环体执行的次数

为了触发OSR编译

11.2.3编译过程

C1编译器

简单快速的三段式编译,局部优化

第一阶段,一个平台独立的前度将字节码构造成一种高级中间代码表示(HIR)。HIR使用静态单分配的形式来代表代码值

第二阶段,一个平台相关的后端从HIR中产生低级代码表示LIR

最后阶段,平台相关的后端使用线性表扫描法在LIR上分配寄存器,并在LIR上最窥孔优化,然后生成及其代码

C2编译器

会执行所有的典型优化

实施一些和Java语言特性密切相关的技术

根据解释器或者C1提供性能监控,提供不稳定的激进性能优化
深入理解Java虚拟机----第十一章:晚期(运行期)优化_第1张图片

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