首页  

JVM编译器     所属分类 jvm 浏览量 277
JVM中三个重要的编译器

前端编译器、JIT 编译器和AOT编译器

Just In Time Compiler
AOT编译 静态提前编译  Ahead Of Time



前端编译器 
比如javac ,把源代码转化成字节码

javac编译过程

准备过程:初始化插入式注解处理器 

解析与填充符号表过程 
    a. 词法、语法分析。将源代码的字符流转变为标记集合,构造出抽象语法树
    b. 填充符号表,产生符号地址和符号信息 
    
插入式注解处理器的注解处理过程

分析与字节码生成过程 
   a. 标注检查,对语法的静态信息进行检查 
   b. 数据流及控制流分析,对程序动态运行过程进行检查
   c. 解语法糖,将简化代码编写的语法糖还原为原有的形式
   d. 字节码生成
   
  
JIT编译器(即时编译器)

将字节码转换成机器码,如HotSpot VM的C1和C2编译器。

解释器执行:将编译好的字节码一行一行地翻译为机器码执行,启动速度快,但是运行速度慢;
编译器执行:以方法为单位,将字节码一次性翻译为机器码后执行,启动速度慢,但是运行速度快。

HotSpot 虚拟机内置了多个即时编译器,Client 编译器(C1)、Server 编译器(C2)和 graal编译器

C1  Client 编译器,面向对启动性能有要求的客户端GUI程序,将字节码转换为机器码时只进行简单、可靠的优化,因此编译的时间较短,通过-client参数打开。
C2  Server编译器,面向对性能峰值有要求的服务端程序,将字节码转换为机器码时会进行激进、复杂的优化,因此编译时间长,但是在运行过程中性能更好,通过-server参数打开。
graal JDK10引入的一个编译器,用来替换C2编译器



虚拟机三种执行模式:混合模式(Mixed Mode)、解释模式(Interpreted Mode)和编译模式(CompiledMode),默认是混合模式。

混合模式(Mixed Mode):解释器与编译器搭配使用的方式在虚拟机中被称为“混合模式”(Mixed Mode)。
-Xint:指定虚拟机使用“解释模式”(Interpreted Mode),代码都使用解释方式执行;
-Xcomp:指定虚拟机使用“编译模式”,代码优先采用编译方式执行程序,但是当编译后的代码无法正常执行时,这时使用解释执行来兜底;

分层编译
根据编译器编译、优化的规模与耗时,划分出不同的编译层次

第0层:程序只使用解释执行,并且解释器不开启性能监控功能(Profiling)。
第1层:使用客户端编译器将字节码编译为本地代码来运行,进行简单可靠的稳定优化,不开启性能监控功能。
第2层:仍然使用客户端编译器执行,仅开启方法及回边次数统计等有限的性能监控功能。
第3层:仍然使用客户端编译器执行,开启全部性能监控,除了第2层的统计信息外,还会收集如分支跳转、虚方法调用版本等全部的统计信息。
第4层:使用服务端编译器将字节码编译为本地代码,相比客户端编译器,服务端编译器会启用更多编译耗时更长的优化,还会根据性能监控信息进行一些不可靠的激进优化。



-XX:+TieredCompilation,开启分层编译
可以让jvm在启动时启用client编译,随着代码变热后再转为server编译。

热点探测
基于采样的热点探测(Sample Based Hot Spot Code Detection)
基于计数器的热点探测(Counter Based Hot Spot Code Detection)

基于采样的热点探测(Sample Based Hot Spot Code Detection)
采用这种方法的虚拟机会周期性地检查各个线程的调用栈顶,如果发现某个(或某些)方法经常出现在栈顶,那这个方法就是“热点方法”。
基于采样的热点探测的好处是实现简单高效,还可以很容易地获取方法调用关系(将调用堆栈展开即可),
缺点是很难精确地确认一个方法的热度,容易因为受到线程阻塞或别的外界因素的影响而扰乱热点探测。


基于计数器的热点探测(Counter Based Hot Spot Code Detection)
采用这种方法的虚拟机会为每个方法(甚至是代码块)建立计数器,统计方法的执行次数,
如果执行次数超过一定的阈值就认为它是“热点方法”。
这种统计方法实现起来要麻烦一些,需要为每个方法建立并维护计数器,而且不能直接获取到方法的调用关系。
但是它的统计结果相对来说更加精确严谨。



AOT编译器 
提前编译器,将源代码直接编译成机器码 
JAOTC、GCJ、Excelsior JET、ART (Android Runtime)等

优点:
编译不占用运行时间,可以做一些较耗时的优化,并可加快程序启动;
把编译的本地机器码保存磁盘,不占用内存,并可多次使用;

缺点:
因为Java语言的动态性(如反射)带来了额外的复杂性,影响了静态编译代码的质量;
一般静态编译不如JIT编译的质量,这种方式用得比较少;

不能进行性能分析制导优化(Profile-Guided Optimization,PGO),因为提前编译不能收集到程序的运行时监控数据,无法定位热点代码,所以不能集中优化和分配更好的资源进行制导优化。
不能进行激进预测性优化,因为提前编译器编器必须保证优化后的程序一定能正常运行,所以不能进行一些激进优化。
不能进行链接时优化(Link-Time Optimization,LTO),因为主程序与动态链接库的代码在它们编译时是完全独立的,两者各自编译、优化自己的代码,所以提前编译器无法进行链接时优化,但是程序运行时会将所有的Class加载到虚拟机中,所以即时编译器可以进行链接时优化。

上一篇     下一篇
芯片 半导体 集成电路

linux shell 一些知识点

疫情之后新基建

线程安全 与 原子性 可见性 有序性

offer拒信范例,牛逼的候选人,哈哈哈哈哈哈

新冠与流感病毒的区别