JVM原理(十七):JVM虚拟机即时编译器详解

编译器无论在何时、在何种状态下把Class文件转换成与本地基础设施相关的二进制机器码,他都可以视为整个编译过程的后端。

后端编译器编译性能的好坏、代码优化质量的高低却是衡量一款商用虛拟机优秀与否的关键指标之一。

1. 即时编译器

即时编译器是一个把Java的字节码(包括需要被解释的指令的程序)转换成可以直接发送给处理器的指令的程序。

目前主流的两款商用Java虚拟机(HotSpot、 OpenJ9)里,Java程序最初都是通过解释器(Interpreter)进行解释执行的,当虚拟机发现某个方法或代码块的运行特别频繁,就会把这些代码认定为“热点代码”(Hot Spot Code),为了提高热点代码的执行效率,在运行时,虚拟机将会把这些代码编译成本地机器码,并以各种手段尽可能地进行代码优化,运行时完成这个任务的后端编译器被称为即时编译器

1.1. 解释器与编译器

尽管并不是所有的Java虛拟机都采用解释器与编译器并存的运行架构,但目前主流的商用Java虚拟机,譬如HotSpot、OpenJ9等, 内部都同时包含解释器与编译器],解释器与编译器两者各有优势:当程序需要迅速启动和执行的时候,解释器可以首先发挥作用,省去编译的时间,立即运行。当程序启动后,随着时间的推移,编译器逐渐发挥作用,把越来越多的代码编译成本地代码,这样可以减少解释器的中间损耗,获得更高的执行效率

当程序运行环境中内存资源限制较大,可以使用解释执行节约内存(如部分嵌入式系统中和大部分的JavaCard应用中就只有解释器的存在),反之可以使用编译执行来提升效率。

1.2. 编译对象与触发条件

被判断为“热点代码”的标准:

  1. 被多次调用的方法。

  2. 被多次执行的循环体。

被多次调用的方法:前者很好理解,一个方法被调用得多了,方法体内代码执行的次数自然就多,它成为“热点代码”是理所当然的。

被多次执行的循环体:为了解决当一个方法只被调用过一次或少量的几次,但是方法体内部存在循环次数较多的循环体,这样循环体的代码也被重复执行多次,因此这些代码也应该认为是“热点代码”。

即时编译被触发的条件

热点探测:判断某段代码是不是热点代码,是不是需要触发即时编译。

目前主流的热点探测判断方式:

.基于采样的热点探测(SampleBasedHotSpotCodeDetection)。采用这种方法的虛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)方法经常出现在栈项,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。

HotSpot使用的是第二种基于计数器的热点探测,方法,为了实现热点计数,HotSpot为每个 方法准备了两类计数器:方法调用计数器( Invocation Counter)和回边计数器( Back Edge Counter),“回边”的意思就是指在循环边界往回跳转)。当虚拟机运行参数确定的前提下,这两个计数器都有一个明确的阈值,计数器阈值一旦溢出,就会触发即时编译

调用计数器的使用规则:当一个方法被调用时,虚拟机会先检查该方法是否存在被即时编译过的版本,如果存在,则优先使用编译后的本地代码来执行。如果不存在已被编译过的版本,则将该方法的调用计数器值加一,然后判断方法调用计数器与回边计数器值之和是否超过方法调用计数器的阈值。一旦已超过阈值的话,将会向即时编译器提交一个该方法的代码编译请求。

在默认设置下,方法调用计数器统计的并不是方法被调用的绝对次数,而是一个相对的执行频率,即一段时间之内方法被调用的次数。当超过一定的时间限度,如果方法的调用次数仍然不足以让它提交给即时编译器编译,那该方法的调用计数器就会被减少一半,这个过程被称为方法调用计数器热度的衰减(Counter Decay),而这段时间就称为此方法统计的半衰周期(Counter Half Life Time)。

回边计数器:它的作用是统计一个方法中循环体代码执行的次数,在字节码中遇到控制流向后跳转的指令就称为“回边”,目的:很显然,建立回边计数器统计的目的是为了触发栈上的替换编译

两者的不同之处

与方法计数器不同,回边计数器没有计数热度衰减的过程,因此这个计数器统计的就是该方法循环执行的绝对次数。当计数器溢出的时候,它还会把方法计数器的值也调整到溢出状态,这样下次再进入该方法的时候就会执行标准编译过程。

1.3. 编译过程

在默认条件下,无论是方法调用产生的标准编译请求,还是栈上替换编译请求,虚拟机在编译器还未完成编译之前,都任然将按照解释方式继续执行代码,而编译动作则在后台的编译线程中进行。


客户端的编译过程:

他是一个相对简单快速的三段式编译器,主要关注点在局部优化,而放弃许多耗时较长的全局优化手段。

  1. 一个平台独立的前端将字节码构造成一种高级中间代码表示。

  2. 一个平台相关的后端从HIR中产生低级中间代码表示。

  3. 最后阶段是在平台相关的后端使用线性扫描算法。

服务端编译器

而服务端编译器则是专门面向服务端的典型应用场景,并为服务端的性能配置针对性调整过的编译器,也是一个能容忍很高优化复杂度的高级编译器。

它会执行大部分经典的优化动作,如:无用代码消除( Dead Code Elimination)、循环展开(Loop Unrolling)、循环表达式外提(Loop Expression Hoisting)、消除公共子表达式(Common Subexpression Elimination)、常量传播(Constant Propagation)、基本块重排序( Basic Block Reordering)等,还会实施一些与Java语言特性密切相关的优化技术,如范围检查消除( Range Check Elimination)、空值检查消除(NullCheckElimination,不过并非所有的空值检查消除都是依赖编译器优化的,有一一些是代码运行过程中自动优化了)等。另外,还可能根据解释器或客户端编译器提供的性能监控信息,进行一些不稳定的预测性激进优化,如守护内联(GuardedInlining)、分支频率预测( Branch Frequency Prediction)。

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.mfbz.cn/a/777348.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系我们进行投诉反馈qq邮箱809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

19.【C语言】初识指针(重难点)

内存:所有程序的运行在内存中 用Cheat Engine查看任意程序的内存(16进制): 显示大量的数据 想要定位某个数字 ,需要知道地址(类比二维坐标) 如F8的地址为00BCB90008,所以是00BCB908(偏移) ctrlG 则有 内存单元的说明&#xff1…

动态颤抖的眼睛效果404页面源码

动态颤抖的眼睛效果404页面源码, 源码由HTMLCSSJS组成,记事本打开源码文件可以进行内容文字之类的修改,双击html文件可以本地运行效果,也可以上传到服务器里面,重定向这个界面 动态颤抖的眼睛效果404页面源码

Portainer 是一个开源的容器管理平台-非常直观好用的Docker图形化项目

在这个容器化技术大行其道的时代,Docker和Kubernetes几乎成了技术圈的新宠。可是管理起容器来,有时候还是有点头大。命令行操作对于某些小伙伴来说,可能还是有点不太友好。 今天开源君分享一个叫 Portainer 的开源项目,一个用来简…

AI大模型时代的存储发展趋势

从2022年下半年,大模型和AIGC这两个词变得极其火热,而GPU的市场也是一卡难求。对于这种迷乱和火热,让我想起了当年的比特币挖矿和IPFS。似乎世界一年一个新风口,比特币、元宇宙、NFT、AIGC,金钱永不眠,IT炒…

【React】React18 Hooks 之 useReducer

目录 useReducer案例1:useReducer不带初始化函数案例2:useReducer带初始化函数注意事项1:dispatch函数不会改变正在运行的代码的状态注意事项2:获取dispatch函数触发后 JavaScript 变量的值注意事项3:触发了reducer&am…

【MotionCap】pycharm 远程在wsl2 ubuntu20.04中root的miniconda3环境

pycharm wsl2 链接到pycharmsbin 都能看到内容,/root 下内容赋予了zhangbin 所有,pycharm还是看不到/root 下内容。sudo 安装了miniconda3 引发了这些问题 由于是在 root 用户安装的miniconda3 所以安装路径在/root/miniconda3 里 这导致了环境也是root用户的,会触发告警 WA…

Xilinx原语

1. 原语介绍 原语是 Xilinx 器件底层硬件中的功能模块,它使用专用的资源来实现一系列的功能。相比于 IP 核,原语的调用方法更简单,但是一般只用于实现一些简单的功能。本章主要用到了 BUFG、 BUFIO、 IDDR、 ODDR、IDELAYE2 和 IDELAYCTRL。…

14-29 剑和诗人3 – 利用知识图谱增强 LLM 推理能力

知识图谱提供了一种结构化的方式来表示现实世界的事实及其关系。通过将知识图谱整合到大型语言模型中,我们可以增强它们的事实知识和推理能力。让我们探索如何实现这一点。 知识图谱构建 在利用知识图谱进行语言模型增强之前,我们需要从可靠的来源构建…

AIGC | 为机器学习工作站安装NVIDIA 4070 Ti Super显卡驱动

[ 知识是人生的灯塔,只有不断学习,才能照亮前行的道路 ] 0x00 前言简述 话接上篇《AIGC | Ubuntu24.04桌面版安装后必要配置》文章,作为作者进行机器学习的基础篇(筑基期),后续将主要介绍机器学习环境之如何…

springboot+vue+mybatis图书馆借阅管理系统+PPT+论文+讲解+售后

21世纪的今天,随着社会的不断发展与进步,人们对于信息科学化的认识,已由低层次向高层次发展,由原来的感性认识向理性认识提高,管理工作的重要性已逐渐被人们所认识,科学化的管理,使信息存储达到…

项目实战--Spring Boot与PageHelper的集成及线程污染解决

一、PageHelper使用背景 公司要做个简单管理系统,要我搭建Spring BootMyBatisPageHelperRedis的项目框架然后交i给实习生来开发。这个其实很简单,但是遇到搭建和使用过程中PageHelper有好多小坑,就记录一下,避免再踩。 版本选择&…

hdu物联网硬件实验2 GPIO亮灯

学院 班级 学号 姓名 日期 成绩 实验题目 GPIO亮灯 实验目的 点亮三个灯闪烁频率为一秒 硬件原理 无 关键代码及注释 const int ledPin1 GREEN_LED; // the number of the LED pin const int ledPin2 YELLOW_LED; const int ledPin3 RED…

Java - JDK17语法新增特性(如果想知道Java - JDK17语法新增常见的特性的知识点,那么只看这一篇就足够了!)

前言:Java在2021年发布了最新的长期支持版本:JDK 17。这个版本引入了许多新的语法特性,提升了开发效率和代码可读性。本文将简要介绍一些常见的新特性,帮助开发者快速掌握并应用于实际开发中。 ✨✨✨这里是秋刀鱼不做梦的BLOG ✨…

Mysql笔记-v2【7月5日更新】

零、 help、\h、? 调出帮助 mysql> \hFor information about MySQL products and services, visit:http://www.mysql.com/ For developer information, including the MySQL Reference Manual, visit:http://dev.mysql.com/ To buy MySQL Enterprise support, training, …

深入分析 Android BroadcastReceiver (八)

文章目录 深入分析 Android BroadcastReceiver (八)1. 系统与自定义实现1.1 系统广播机制1.1.1 系统广播的实现原理1.1.2 系统广播的源码分析 1.2 自定义广播机制1.2.1 自定义广播的实现步骤1.2.2 自定义广播的源码分析 2. 广播机制设计的初衷与优势2.1 设计初衷2.2 优势 3. 总…

一文读懂轻量日志收集系统Loki工作原理

Loki 是由 Grafana Labs 开发的日志聚合系统,设计目标是提供一种高效、低成本的日志收集和查询解决方案。与传统的日志系统(如 ELK Stack)不同,Loki 不会对日志内容进行索引,而是仅对日志的元数据进行索引,…

Python数据分析案例49——基于机器学习的垃圾邮件分类系统构建(朴素贝叶斯,支持向量机)

案例背景 trec06c是非常经典的邮件分类的数据,还是难能可贵的中文数据集。 这个数据集从一堆txt压缩包里面提取出来整理为excel文件还真不容不易,肯定要做一下文本分类。 虽然现在文本分类基本都是深度学习了,但是传统的机器学习也能做。本案…

Lunaproxy与711Proxy的对比与优劣分析

今天我们来深入对比两款在市场上备受关注的代理IP服务:Lunaproxy和711Proxy。接下来,我们将从多个角度对这两款服务进行详细分析,帮助大家做出明智的选择。 优势分析 711Proxy的优势 1. 性价比高:711Proxy提供多种灵活的套餐选…

【电商干货分享】干货速看!电商数据集大全!

数据分析——深入探索中小企业数字化转型,专注提供各行业数据分析干货、分析技巧、工具推荐以及各类超实用分析模板,为钻研于数据分析的朋友们加油充电。 公共参数 名称类型必须描述keyString是调用key(必须以GET方式拼接在URL中&#xff0…

C# Application.DoEvents()的作用

文章目录 1、详解 Application.DoEvents()2、示例处理用户事件响应系统事件控制台输出游戏和多媒体应用与操作系统的交互 3、注意事项总结 Application.DoEvents() 是 .NET 框架中的一个方法,它主要用于处理消息队列中的事件。在 Windows 应用程序中,当一…