Java Hotspot VM [顶]-白红宇的个人博客

Java Hotspot VM [顶]

发布日期：2021-10-02 09:00:19 浏览次数：6 分类：技术文章

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转自水木社区JAVA精华区

动态编译和Profiling

看见前面有人说Java是解释语言，突然觉得可以说说这方面。这里的能人很多，只当是抛砖引玉，错误之处还望指出。

没错，Java是解释语言，但并不意味着它一定被解释执行。早期的虚拟机确实一条一条指令解释执行，但人们发现这样效率太低，不满足各种要求，因此出现了许多其它虚拟机，如JIT的虚拟机。HotSpot也是类似一种虚拟机，自从SUN买下后，已经把它放入JRE 1.3以及后续版本中。

采用HotSpot的Java虚拟机，已经很难说Java是被虚拟机解释执行了，原因是HotSpot实际上是把Java的bytecode编译成Native code，然后运行。

实际上在HotSpot虚拟机中，有两个技术是至关重要的，即动态编译和Profiling。HotSpot对bytecode的编译，不是在程序运行前预先编译的，而是在程序运行过程中，动态编译(compile during run-time)，英文称Dynamic compilation。其实Just In Time也就是这个意思。

HotSpot 是如何动态编译Javad的bytecode呢？它采用的是一种smart的办法。HotSpot里有一个运行监视器，即Profile Monitor(不知国内如何翻译Profile),专门监视程序运行中，哪一部分运用频度大，哪些对性能影响至关重要。当然Profile Monitor有一些算法，这些算法未必十全十美，但大体是能较好获得相关信息的。对于那些对程序运行效率影响交大的代码，称为热点，即hot spot，HotSpot会把这些部门动态地编译成机器码，Native code，同时也对机器码进行优化（类似C编译器的一些优化），从而而提高运行效率。而那些较少运行的Code，HotSpot虚拟机就不再浪费时间把它们编译。

总体来看，Java bytecode是以解释方式被load到虚拟机的。但虚拟机的分析器根据一段运行，获知对程序效率影响最大的部分，然后通过动态编译，同时进行优化，编译成机器码，然后为接下来的运行加速。总的来说，HotSpot对bytecode有三层处理：不编译，编译，编译并优化。至于程序哪部分不编译，哪部分编译，哪部分做何种优化，则由Profile Monitor决定。

那么为什么Java采用动态编译器而不是象C++这样采用静态编译器呢？虚拟机提供的跨平台运行条件固然是一方面，动态编译器也在许多方面比静态编译器优越。Profiling就是一个例子。静态编译器通常很难准确预知程序运行过程中究竟什么部分最需要优化。静态编译器虽然可以把Java全部编译成 Native Code，但却做不到动态编译器那样的优化。

另一个典型的例子，叫做Method inlining。我们知道无论是在C还是在Java里，函数调用都是很浪费系统时间的，因为有许多进栈出栈操作。因此有一种优化办法，就是把原来的函数调用，通过编译器的编译，改成非函数调用，把函数代码直接嵌到调用出，变成顺序执行。

但这一方法在Java/C++这样的面向对象的语言的编译器中，较难很好实现。那些静态编译器，通常可以把private，static等函数进行 Method inlining，但由于这些面向对象的语言支持函数重载，支持动态联编(不知道是不是这样翻译，Overridden, dynamic binding),因此静态编译器并不知道究竟应该把函数的哪个实现给inline了。

HotSpot的动态编译，由于有对函数调用的监视，因此可以准确地知道一些环境下，那些被重载和动态识别的函数可以如何被inline到调用者那里去，因此实际上对于一些Server应用来说，可以大幅度提高效率。

HotSpot实际上有两个版本，一个是Server版，一个是Client版。但它们的结构和本质都是一样的，只是有些地方优化不一样。

了解了这些，就知道，有时候Java的程序甚至能比C程序运行还快。

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