晚期(运行期)优化
概述
当虚拟机发现某个方法或代码块的运行特别频繁时,就会把这些代码认定为“热点代码”(Hot Spot Code)。 为了提高热点代码的执行效率,在运行时,虚拟机将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,下文中简称JIT编译器)。
HotSpot虚拟机内的即时编译器
在本节中,我们将要了解HotSpot虚拟机内的即时编译器的运作过程,同时,还要解决以下几个问题:
为何HotSpot虚拟机要使用解释器与编译器并存的架构?
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?
哪些程序代码会被编译为本地代码?如何编译为本地代码?
如何从外部观察即时编译器的编译过程和编译结果?
解释器与编译器
解释器与编译器两者各有优势:当程序需要迅速启动和执行的时候,解释器可以首先发挥作用,省去编译的时间,立即执行。在程序运行后,随着时间的推移,编译器逐渐发挥作用,把越来越多的代码编译成本地代码之后,可以获取更高的执行效率。 当程序运行环境中内存资源限制较大(如部分嵌入式系统中),可以使用解释执行节约内存,反之可以使用编译执行来提升效率。 同时,解释器还可以作为编译器激进优化时的一个“逃生门”,让编译器根据概率选择一些大多数时候都能提升运行速度的优化手段,当激进优化的假设不成立,如加载了新类后类型继承结构出现变化、出现“罕见陷阱”(Uncommon Trap)时可以通过逆优化(Deoptimization)退回到解释状态继续执行(部分没有解释器的虚拟机中也会采用不进行激进优化的C1编译器担任“逃生门的角色)。
HotSpot虚拟机中内置了两个即时编译器,分别称为Client Compiler和Server Compiler,或者简称为C1编译器和C2编译器(也叫Opto编译器)。 目前主流的HotSpot虚拟机(Sun系列JDK 1.7及之前版本的虚拟机)中,默认采用解释器与其中一个编译器直接配合的方式工作,程序使用哪个编译器,取决于虚拟机运行的模式,HotSpot虚拟机会根据自身版本与宿主机器的硬件性能自动选择运行模式,用户也可以使用“-client”或“-server”参数去强制指定虚拟机运行在Client模式或Server模式。
无论采用的编译器是Client Compiler还是Server Compiler,解释器与编译器搭配使用的方式在虚拟机中称为“混合模式”(Mixed Mode),用户可以使用参数“-Xint”强制虚拟机运行于“解释模式”(Interpreted Mode),这时编译器完全不介入工作,全部代码都使用解释方式执行。 另外,也可以使用参数“-Xcomp”强制虚拟机运行于“编译模式”(Compiled Mode),这时将优先采用编译方式执行程序,但是解释器仍然要在编译无法进行的情况下介入执行过程,可以通过虚拟机的“-version”命令的输出结果显示出这3种模式。