Java JIT Just In Time 即时编译

更多 Java 虚拟机方面的文章,请参见文集《Java 虚拟机》


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
    • 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。
    • 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
    • 机器码与平台相关

JIT 即时编译

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。

基本流程如下:


JIT 即时编译

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

即时编译的设置及优化

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
    • 无采样,立即 JIT 编译,轻量优化
    • JIT 编译的类较多,可能导致代码缓存不够用
    • 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
    • 采集 一万次 调用样本后深度编译优化
    • JIT 编译的类较少
    • 启动速度较慢,运行起来后性能逐步提升
    • 每次 GC,计数器衰减一半
    • 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:

  • 禁止多层编译:-XX:-TieredCompilation
  • 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

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