JVM 常量池、即时编译与解析器、逃逸分析

一、常量池 

1.1、常量池使用 的数据结构

常量池底层使用HashTable

key 是字符串和长度生成的hashValue，然后再hash生成index, 该index就是key；Value是一个HashTableEntry；
1、key
    hashValue = hash string(name， len)
    index = hash to index(hashValue);
    1、根据字符串(即 name)以及字符串的长度计算出hashValue
    2、根据hashValue计算出index，这个index就是key 
2、value
    1、HashtableEntry* entry = new entry(hashValue, string());
    2、将Java的string类的实例instanceOopDesc封装成HashtableEntry
    3、struct HashtableEntry {
        INT PTR hash;
        void* key;
          void* value;  instanceopDesc
        HashtableEntry* next;
      };

1.2、JVM底层是如何操作常量池

String s = "1";

1、去字符串常量池中去查, 有直接返回对应的string对象
2、如果没有，就会创建string对象、char数组对象,
3、将这个string对象对应的InstanceOopDesc封装成HashtableEntry，作为StringTable的value进行存储

4、new String()就是在堆上又创建一个对象char[] 指向typeArrayOopDesc

二、即使编译与解析器

2.0 编译过程

1. .java源文件通过编译器(javac.exe)编译成.class文件
2. JVM通过ClassLoader对.calss文件进行解释(自解码解释器和JIT即使编译器)—该过程需要调用核心类

3、说说JVM内的解释器(Just In Time Compiler)和即时编译器(JIT)

作用：解释器和即时编译器(Just In Time Compiler，JIT)是JVM中将字节码转化为机器码的工具。

解释器： 解释器将字节码解析成集器能识别的机器码。解释方式是一行一行的读取，解释到哪就执行到哪。
即使编译器：以方法为单位，将热点代码的字节码一次性转为机器码，并在本地缓存起来的工具。避免了部分代码被解释器逐行解释执行的效率问题。

2.1 编译器

2.1.1 即时编译器种类

    C1
    C2

2.1.2 即时编译器 分层编译

    分层编译
        c1编译器是client模式下的即时编译器
            1、触发的条件相对C2比较宽松:需要收集的数据较少
            2、编译的优化比较浅:基本运算在编译的时候运算掉了 final
            3、c1编译器编译生成的代码执行效率较C2低
        c2编译器是server模式下的即时编译器
            1、触发的条件比较严格，一般来说，程序运行了一段时间以后才会触发
            2、优化比较深
            3、编译生成的代码执行效率较C1更高
        混合编译
            程序运行初期触发C1编译器
            程序运行一段时间后触发C2编译器

2.1.3 编译器与解释器关系

        即时编译器生成的代码就是给模板解释器用的

• 解释器：程序执行的时候，解释器首先发挥作用，省去了编译器编译时间，加快程序的执行效率
• 编译器：在程序运行过程中，随着时间的推移，编译器就开始慢慢发挥了作用，把热点代码编译成本地代码后，以后执行相同的代码，即可直接获取，更高的执行效率。
• 解释器和编译器相互配合，使程序高效执行。

2.1.4 问题分享

分享阿里早年的一个故障
    热机切冷机故障： 冷机启动后有大量代码编译，造成cpu爆炸，机器宕机
        冷机：刚启动的时候
        热机：启动很长时间

2.1.5 热点代码存放位置

热点代码缓存区在 方法区，C++代码中以 CodeCache存在
调优中的一种
server编译器模式下代码缓存大小则起始于 2496KB

client编译器模式下代码缓存大小起始于 160KB

2.1.6 触发条件

热点代码被编译为 硬编码即汇编指令
热点代码
即时编译的最小单位不是一个函数，而是代码块 (for、while)

判断热点代码探测方法

采样式的热点探测

周期性检查线程栈顶，经常出现在栈顶的就是热点代码

• 优点：简单高效。

• 缺点：容易受到线程阻塞或其他因素影响

方法调用计数器

client 编译器模式下，N 默认的值 1500
Server 编译器模式下，N 默认的值则是 10000

可通过 -XX：CompileThreadhold设置，在一段时间内被调用次数。当超过一定的时间限度，如果方法的调用次数仍然不足以让它提交给即时编译器编译，那么这个方法的调用计数器就会被减少一半，这个过程称为方法调用计数器热度的衰减（Counter Decay），而这段时间就成为此方法的统计的半衰周期（ Counter Half Life Time）。进行热度衰减的动作是在虚拟机进行垃圾收集时顺便进行的，可以使用虚拟机参数 -XX：CounterHalfLifeTime 参数设置半衰周期的时间，单位是秒。
 

回边计数器（Back Edge Counter ）

        统计一个方法中循环体代码执行的次数，在字节码中遇到控制流向后跳转的指令称为“回边”（ Back Edge ）。显然，建立回边计数器统计的目的就是为了触发 OSR 编译。关于这个计数器的阈值， HotSpot 提供了 -XX：BackEdgeThreshold 供用户设置，但是当前的虚拟机实际上使用了 -XX：OnStackReplacePercentage 来简介调整阈值。

2.2 解析器

2.2.1 解释器种类

字节码解释器
Java字节码->c++代码->硬编码

模板解释器

Java字节码->硬编码

2.2.2 运行模式

解析器有三种运行模式
1、-Xint 纯字节码解释器
2、-Xcomp 纯模板解释器
    程序比较大
3、-Xmixed 字节码解释器 + 模板解释器

比较一下这三种运行模式的性能
231
321
与程序大小有关，程序较大时Xcomp会使程序变得更大，编译器很慢

三、逃逸分析

3.1 逃逸

什么对象不会逃逸

局部对象不会产生逃逸

什么对象会逃逸

共享变量，方法返回值，参数 会产生逃逸

3.2 分析 

三种手段

3.2.1 标量替换

public void test2() {
    System.out.println(EA);
    System.out.println(1);
}

3.2.2 锁消除

局部对象new Object()，锁被消除掉

public void test() {
    synchronized (new Object()){
        System.out.println("=============");
    }
}

public void test() {
     System.out.println("=============");
}

3.2.3 栈上对象分配

         不产生逃逸的方法内，对象会部分被分配到栈上面 

参考博客：JVM的mixed mode_yzpyzp的博客-CSDN博客