什么是JIT?怎么优化?

什么是JIT

JIT 是 just in time 的缩写, 也就是即时编译编译器。

在运行时 JIT 会把翻译过的机器码保存起来,以备下次使用,因此从理论上来说,采用该 JIT 技术可以接近以前纯编译技术。下面我们看看,JIT 的工作过程。

备注:寄存器的使用是编译器的一个非常普遍的优化。寄存器的速度比主存快很多。

怎么优化JIT编译

  • 初级调优:客户模式或服务器模式
  • 中级编译器调优 (-cient,-server 或是-xx:+TieredCompilation)

    • 优化代码缓存 (–XX:ReservedCodeCacheSize)
    • 编译阈值 (-XX:CompileThreshold)
    • 检查编译过程 (XX:+PrintCompilation)
  • 高级编译器调优

    • 编译线程 (-XX:CICompilerCount)

从优化的角度讲,最简单的选择就是使用 server 编译器的分层编译技术,这将解决大约 90%左右的与编译器直接相关的性能问题。最后,请保证代码缓存的大小设置的足够大,这样编译器将会提供最高的编译性能。

HotSpot中的JIT编译器

1.1 编译器和解释器

HotSpot中有编译器和解释器并存。

HotSpot中内置两个JIT编译器:

JVM根据自身版本和机器硬件性能自动选择

  • Client Compiler,简称C1,-client参数强制
  • Server Compiler,简称C2, -server参数强制

解释器和编译器搭配使用成为混合模式(Mixed Mode)

  • 用-Xint参数强制JVM运行与解释模式,全部用解释方式,编译器不介入
  • 用-Xcomp强制JVM运行于编译模式,优先采用编译方式

分层编译:根据比那一起编译,优化的规模耗时,划分出不同的编译层次

  • 第0层,程序解释执行,解释器不开启性能监测功能,触发第一层编译
  • 第1层,也叫C1编译,将字节码编译为本地代码,进行简单, 可靠的优化,如有必要,加入性能监测的逻辑
  • 第2层(或者2层以上),也叫C2编译,将字节码比那一位本地代码,但会开启一些编译耗时较长的优化,甚至根据性能监控信息进行一些不可靠的激进优化

分层编译后,Client Compiler和Server Compiler将会同时工作,代码可能会被多次编译,用Client获得更高的编译速度,用Server获得更好的编译质量,解释执行的时候无需搜集性能监控信息

1.2 编译对象和触发条件

热点代码有两类:

  • 多次调用的方法
  • 多次执行的循环体,实际上也会以整个方法作为编译对象

判断热点的方法主要有两种:

基于采样的热点探测(Sample Based Hot Spot Detection):周期性检查各个线程的栈顶,发现某个(某些)方法经常出现在栈顶,就是热点方法
有点简单高效,可以获取方法调用关系(将调用堆栈展开即可)
缺点是很难精确确认方法热度,容易受到线程阻塞等外界因素影响
基于计数器的热点探测(Counter Based Hot Spot Detection):为每个方法(甚至代码块)建立计数器,统计方法调用次数,如果执行超过阈值就认为是热点方法。缺点是实现较为困难。优点是结果更精确。

基于计数器的探测:
Client模式下默认1500次,Server下默认10000次,根据参数-XX:CompileThreshold设定。
调用一个方法,先检查是否存在JIT编译版本本地代码,存在优先使用本地代码,不存在将计数器加1。然后判断调用计数器和回边计数器之和是否大于阈值,如果超过,用JIT编译器提交编译请求。JIT编译完成后方法调用入口就被系统换成新的。下次调用已编译版本。
计数器热度衰减(Counter Decay超过一定的时间限度,方法的调用次数仍未达到阈值,方法计数器减少一半。在垃圾收集期间执行,用-UseCounterDecay来关闭,以统计绝对次数。用-XX:CounterHalfLifeTime设置半半衰周期。
回边计数器:统计方法中方法体代码执行的次数,在字节码中遇到控制流向后跳动的指令成为回边(Back Edge)。
回边计数器阈值可以用-XX:OnStackReplacePercentage来间接调整。
回边计数器没有热度衰减过程。

1.3 编译过程

JVM默认情况下对于即时编译请求在编译完成之前,都按照解释方式执行,编译动作在后台线程执行

参数-XX:-BackgroundCompilation禁止后台编译,此时编译请求会等待,直到编译完成后直接执行本地代码

  • Client Compiler:关注局部优化,简单快速,放弃耗时的长时优化
  • Server Compiler:面向服务端,高性能,复杂,较缓慢
本文由猿必过 YBG 发布

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