JVM-方法内联

jvm学习记录

方法内联（inlining，对性能的提升很大）：方法内联可以减少方法调用，从而减少方法栈的创建。
简单点说：就是把被调用方函数代码"复制"到调用方函数中，减少因函数调用开销的技术。
相信大家都知道循环的速度比递归快很多，就是这个原因，另外方法内联后，还使得一些JIT更深入的优化变成可能。jvm可以通过两个启动参数来控制字节码大小为多少的方法可以被内联：
-XX:MaxInlineSize： 能被内联的方法的最大字节码大小，默认值为35Byte，这种方法不需要频繁的调用。比如：一般pojo类中的getter和setter方法，它们不是那种调用频率特别高的方法，但是它们的字节码大小非常短，这种方法会在执行后被内联。
-XX:FreqInlineSize： 调用很频繁的方法能被内联的最大字节码大小，这个大小可以比MaxInlineSize大，默认值为325Byte（和平台有关，我的机器是64位windows）。

函数的调用过程

首先会有一个执行栈，存储它们的局部变量、动态链接、方法出口等。
当一个方法被调用，一个新的栈帧会被加载到栈顶，分配的本地变量和参数会存储在这个栈帧中。
跳转到目标方法代码执行
方法返回的时候，弹栈并销毁
返回原来的地址执行

注：这就是通常说的压栈和出栈过程，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提升整体系统的性能

方法内联的条件
JVM会自动识别热点方法，并对它们使用方法内联进行优化，那优化的条件是什么呢？

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；

当某个方法被连续调用这么多次后，就相当于是一个热点方法，就可能被JVM进行方法内联优化，注意是可能。

为什么呢？
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）

效果演示
来一个简单的测试代码

public class ListTest {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        ListTest listTest = new ListTest();
        for (int i = 0; i < 9999; i++) {
    
    
            listTest.printStr();
        }
    }
    public int printStr(){
    
    
        return p(1,3)+p(2,4);
    }
    public int p(int i,int s){
    
    
        return s+i;
    }
}

添加三个JVM参数：（-XX:+PrintCompilation -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions -XX:+PrintInlining）

PrintCompilation，打印JIT编译日志

UnlockDiagnosticVMOptions和PrintInlining，打印inlining信息

接下来分别演示一下没有出现方法内联优化与出现优化的情况，看控制台打印出的日志信息
在这里插入图片描述

注：inline (hot)表示当前调用已被内联
实验测试过程中，也在5000以后有时候也出现了方法内联优化，而5000以内基本不会出现，虽然p()方法被调用了10000+，但是也不一定会出现内联优化。

方法内联可以消除调用本身带来的开销，还可以进一步出发更多的优化。
内联越多，生成代码的执行效率越高。然而对于即时编译器来说，内联越多，编译时间也就越长，而程序达到峰值的时刻也将被推迟。也会导致生成的机器码越长。

内联规则：

由@Forcelnline 注解的方法（仅限于 JDK 内部方法）会被强制内联。
调用字节码对应的符号引用未被解析、目标方法所在的类未被初始化，或者目标方法是 native 方法，都将导致方法调用无法内联。
C2 不支持内联超过9层的调用，以及1层的直接递归调用。
总体来说，即时编译器中的内联算法，更青睐于小方法。

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，而出现效果不好的情况。

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（这两个要一起使用【-XX:+UnlockDiagnosticVMOptions -XX:+PrintInlining】）

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