8 即时编译

我们先了解java编译相关的几个概念

前端编译

java编译器(javac)把源文件(.java)编译成java字节码(.class)文件的步骤叫前端编译

解释编译

在JVM加载class文件的字节码后，每次执行方法调用的时候，JVM会把字节码翻译成机器码，然后CPU再执行机器码，这个过程叫解释执行。

解释执行为了提升启动效率，并没有在启动时将字节码全部翻译成机器码，所以启动效率较高。

但是在执行过程中，字节码不能被执行，要翻译成机器码才能执行，所以执行效率会比较低。

编译执行

编译执行和解释执行相反，JVM在加载字节码的时候直接翻译成机器码，在执行程序的时候直接执行机器码。

同理，编译执行在启动的时候比较慢在执行的时候效率比较高。

即时编译

那么JVM如何实现启动效率和执行效率都高呢？

JVM又是怎么知道哪些代码需要解释执行哪些代码需要编译执行呢？这个时候提出了热点代码的概念，JVM会对热点代码进行编译执行。

JVM是如何判断什么是热点代码的呢？如果JVM发现某个方法或代码块被频繁执行的时候，会认为这是热点代码。然后JIT会把部分热点代码翻译成本地的机器码，并把编译机器码缓存起来。

这个缓存起来的机器码叫做:code cache。当JVM下次遇到相同热点代码的时候直接从code cache中拿到机器码直接执行。这样就达到了在实际的代码执行中编译的操作叫即时编译。

架构师的视角: JVM的缓存架构

code cache做了机器码的缓存，我们在做大型的互联网平台的时候也是存在大量的缓存设计。比如热搜的预热，频繁使用的数据的缓存策略(数据一致性的问题)。

我们再看看操作系统磁盘的热点数据缓存到内存的策略，CPU的缓存策略，这些都是相通的。

我们这里先说基础，在后续的文章中会谈到设计理念。我们接着聊JVM的话题

即时编译器的种类

JVM包含多个即时编译器，主要有C1和C2，还有个Graal (实验性的)。

多个即时编译器, 都会对字节码进行优化并生成机器码。

但是不同的即时编译器，优化的程度不同：C1会对字节码进行简单可靠的优化，C2会对字节码进行激进优化。

C1会对字节码进行简单可靠的优化，包括方法内联、去虚拟化、冗余消除等，编译速度较快，可以通过-client强制指定C1编译

C2会对字节码进行激进优化，包括分支频率预测、同步擦除等，可以通过-server强制指定C2编译,如果没有强制指定，JVM默认会使用分层编译模式。

分层编译模式

JVM不会直接启用C2，而是先通过C1编译收集程序的运行状态，再根据分析结果判断是否启用C2。

分层编译模式下, 虚拟机执行状态由简到繁、由快到慢分为5层

0 层，解释执行（Interpreter）

1 层，使用 C1 即时编译器编译执行，无profiling

2 层，使用 C1 即时编译器编译执行，带基本的 profiling（仅方法调用次数及循环回边执行次数的profiling）

3 层，使用 C1 即时编译器编译执行，带完全的 profiling

4 层，使用 C2 即时编译器编译执行

由于篇幅有限，具体的处理细节这里不进行熬述。计算机类的书籍很多，扣技术细节我们的精力也不够用。读计算机类的书或者说技术类的书，我们把大框架读懂就可以了，在工作和生活中遇到具体的问题再去查阅资料是最有效的一种方式。如果朋友们有兴趣我会单独搞一个如何读书的话题。