程序编译与代码优化
解释器与编译器
- 解释器：对代码（字节码）解释执行，执行效率较低但可以省去编译的时间，快速启动程序。
- 编译器：将代码编译成本地代码后执行，执行效率高，但需要花费时间在编译上。
Hotspot VM内的解释器与编译器
- 解释器（Interpreter）
- C1即时编译器（Client JIT Compiler）
- C2即时编译器（Server JIT Compiler）
分层编译
- 第0层：程序解释执行，解释器不开启性能监控功能，可触发第1层编译。
- 第1层：也称为C1编译，将字节码编译为本地代码，进行简单、可靠的优化，如有必要将加入性能监控的逻辑。
- 第2层：也称为C2编译，也是将字节码编译为本地代码，但是会启用一些耗时较长的优化，甚至会根据性能监控信息进行一些不可靠的激进优化。
热点探测
热点代码
- 被多次调用的方法
- 被多次执行的循环体
热点探测方式
- 基于采样的热点探测：定期检查各线程的栈顶，统计出现在栈顶的方法，出现次数较多的认为是热点方法。优点：实现简单，高效，容易获取方法调用关系。缺点：难以精确统计方法的热度，易受线程阻塞或外界因素影响。
- 基于计数器的热点探测：为方法或代码块建立计数器，统计方法执行的次数，执行次数超过一定阈值则认为是热点方法。优点：统计结果精确严谨。缺点：实现复杂，难以获取方法的调用关系。
Hotspot VM基于计数器的热点探测实现
- 热点方法：方法调用计数器用于统计方法被调用的次数，当计数器的值超过阈值时，那么将会向即时编译器提交一个该方法的代码编译请求，而后方法将被继续解析执行，直到编译完成，系统会自动改写方法的调用入口地址。
- 热度衰减及半衰周期：在一定时间限度后，如果方法的调用次数仍然未达到阈值，则这个方法的调用计数会被减少一半，这称为方法调用计数器的热度衰减，这个时间称为方法的半衰周期。
- 热点循环：回边计数器用于统计一个方法中循环体代码的执行次数，当计数器的值超过阈值时，将会提交栈上替换请求，同样循环将被继续解析执行，直到编译完成。回边计数器没有热度衰减。
编译优化技术
- 公共子表达式消除：如果一个表达式E已经计算过了，并且从先前的计算到现在E中所有变量的值都没有发生变化，那么E的这次出现就称为了公共子表达式，可使用之前计算的值直接代替。
- 数组边界检查消除：在编译期根据数据流分析确定数组访问不会超出数组的长度范围时，可以将数组上下界检查消除。
- 方法内联：一个方法被多次调用时，可以将方法体替换到调用处，从而节省方法调用的开销并可为进一步优化建立良好的基础。
- 类型继承关系分析：用于确定在目前已加载的类中，某个接口是否有多于一种的实现，某个类是否存在子类，子类是否为抽象类等信息。
- 逃逸分析：分析对象动态作用域，如对象是否被作为参数传递到其他方法中，称为方法逃逸；是否能被其他线程访问到，称为线程逃逸。
- 栈上分配：对于确定不会出现方法逃逸的对象，可以将其在栈上进行分配，那么对象将随着方法退出而自动销毁，降低垃圾收集的压力。
- 同步消除：对于确定不会出现线程逃逸的对象，可以消除其同步措施，节省同步的耗时。
- 标量替换：如果一个对象不会被外部访问，并且可以被拆散为若干标量的话，那么对象可能不会被真正创建，而是改为创建它的若干个被使用到的成员变量来代替，这些成员变量可能会被创建在栈上。