Java - JIT即时编译

前端编译器 VS 后端编译器

• 前端编译器：javac 编译，在程序运行前，将 源文件 转化为 字节码 即 .class 文件
  1. Java 程序最初只能通过解释器解释执行，即 JVM 对字节码逐条解释执行，因此执行速度比较慢。
  2. 字节码与平台无关
• 后端编译器：JIT 编译，在程序运行期间，将字节码转化为机器码
  1. 机器码与平台相关

JIT 即时编译 Just In Time

当 JVM 发现某个方法或代码块执行特别频繁时，就将其认定为 热点代码（Hot Spot Code）。在程序运行期间，JVM 将这些热点代码编译为与本地平台相关的机器码，并进行各层次的优化，从而提升热点代码的执行效率。

image.png

如何检测热点代码（Hot Spot Code）：

• 基于 采样 的热点检测：检查各个线程的栈顶。
• 基于 计数器 的热点检测：HotSpot 虚拟机采用：
  方法计数器：统计每个方法调用的次数
  回边计数器：统计每个方法中循环体代码执行的次数

JIT的设置及优化

初级调优

HotSpot 虚拟机内置两个 JIT 编译器：

• 客户模式 Client Compiler，即 C1 编译
  1. 无采样，立即 JIT 编译，轻量优化
  2. JIT 编译的类较多，可能导致代码缓存不够用
  3. 速度较快，适用于短暂的应用程序
• 服务器模式 Server Compiler，即 C2 编译
  1. 采集一万次调用样本后深度编译优化
  2. JIT 编译的类较少
  3. 启动速度较慢，运行起来后性能逐步提升
  4. 每次 GC，计数器衰减一半
  5. 可以设置 -XX:-UseCounterDelay 来禁止衰减
• Java 8 支持多层编译，即程序启动时使用 C1 编译，样本足够后使用 C2 编译：
  1. 禁止多层编译：-XX:-TieredCompilation
  2. 启用多层编译：-XX:+TieredCompilation

优化代码缓存

如果缓存过小，有些热点代码可能不会被 JIT 编译。
C1 编译的类较多，可能导致代码缓存不够用。
设置代码缓存大小：-XX:ReservedCodeCacheSize = 32m

编译阈值

即计数器的阈值，默认为10000，即方法计数器和回边计数器的总和达到了10000就触发 JIT 编译。
设置编译阈值：-XX:CompileThreshold = 10000

内联 Inline

将方法的代码复制到发起调用的方法里，以消除方法调用。
因为调用一个小方法可能比直接执行该小方法对应的代码更耗时。

• -XX:MaxInlineSize=35byte：能被内联的方法最大字节码大小
• -XX:FreqInlineSize=325byte：频繁调用的方法能被内联的最大字节码大小
  如何让方法更容易被内联：拆分不常访问的路径。例如：

public void f() {
  if(most case) {
    ...
  }
  else {
    ... // 将不常访问的路径的代码拆分到函数 g() 中
    ... // 以降低整体代码的大小，使得 most case 中的代码可以被内联
  }
}

打印 JIT 编译信息

java -XX:PrintCompilation -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions -XX:PrintInline > a.out