编译器优化 [1]字节码是如何运行的？查看使用哪种运行方式

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我是靠谱客的博主彩色石头，最近开发中收集的这篇文章主要介绍编译器优化 [1]字节码是如何运行的？查看使用哪种运行方式，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

字节码是如何运行的？

Java有两种运行方式：

解释执行：由解释器一行一行翻译执行
编译执行：把字节码编译成机器码，直接执行机器码

两种运行方式对比：

解释执行：
- 优势在于没有编译的等待时间
- 性能相对差一些
编译执行：
- 运行效率会高很多，一般认为比解释执行快一个数量级
- 带来了额外的开销（Cpu开销，内存开销）

查看使用哪种运行方式

java -version
> java version "1.8.0_251"
> Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_251-b08)
> Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.251-b08, mixed mode)

mixed mode : 混合模式，部分代码解释执行，部分代码编译执行

java -Xint -version 设置JVM的执行模式为解释执行模式 interpreted mode

java -Xcomp -version 设置JVM优先以编译模式运行，不能编译的，以解释执行运行

java -Xmixed -version 设置JVM混合模式运行

一般情况下一开始一般由解释器解释执行

当虚拟机发现某个方法或代码块的运行特别频繁的时候，就会认为这些代码是〃热点代码〃。

为了提高热点代码的执行效率，会用即时编译器（也就是JIT ） 把这些热点代码编译成与本地平台相关的机器码，并进行各层次的优化。

HotSpot 中有两个即时编译器，分别是C1、C2编译器

C1 编译器

是一个简单快速的编译器，主要关注局部性的优化
适用于执行时间较短或对启动性能有要求的程序。例如，GUI应用对界面启动速度就有一定的要求
也被称为是 Client Compiler

C2 编译器 :

是为长期运行的服务器端应用程序做性能调优的编译器
适用于执行时间较长或对峰值性能有要求的程序
也被称为是 Server Compiler

各层次的有优化

Jdk7 后引进了分成编译。Jdk8默认开启分层编译

0：解释执行

1：简单的C1编译，会用C1编译器进行一些简单的优化，不开启Profiling (就是jvm监控)

2：受限的C1编译，仅执行带方法调用次数以及循环回边执行次数 Profiling 的C1编译

3：完全C1编译，会执行带有所有Profiling的C1代码

4：第4级别，也就是最高级别。 C2编译，使用C2编译进行优化，该级别会启用一些编译耗时较长的优化，一些情况下会根据性能监控信息进行一些非常激进的性能优化

级别越高，应用启动越慢，优化的开销越高，峰值性能也越高

Jvm如何找到热点代码的判断思路

基于采样的热点探测（周期检查线程的栈底。执行方法会创建对应方法的栈帧，压入到虚拟机栈中，如果一个方法老是出现在栈底，就说明被调用次数很多，是个热点方法）
基于计数器的热点探测（Hotspot使用这个）（为每个方法或代码块建立计数器，统计执行次数，超过一定阈值，就认为是热点方法）

Hotspot 有两类计数器

方法调用计数器 Invocation Counter
- 用于统计方法被调用的次数，在不开启分层编译的情况下，在C1编译器下的默认阈值是1500次，在C2模式下是10000次，也可用 -XX:CompileThreshold=N 指定阈值
回边计数器 Back Edge Count
- 用于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向后跳转的指令称为 “回边” （Back Edge）。在不开启分层编译的情况下，C1编译器下的默认阈值是13995，C2默认是10700，可以使用 -XX:OnStackReplacePercentage=N 指定阈值。
- 建立回边计数器的主要目的是为了触发 OSR （OnStackReplacment）编译。
当开启分层编译时，JVM会根据当前待编译的方法数以及编译线程数来动态调整阈值， -XX:CompileThreshold=N -XX:OnStackReplacePercentage=N 都是失效。

方法调用计数器执行流程

如果不做任何设置，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，那这个方法的调用计数器就会被减少一半，这个过程称为方法调用计数器热度的衰减，而这段时间就称为此方法统计的半衰周期。进行热度衰减的动作是在虚拟机进行垃圾收集时顺便进行的,可以使用虚拟机参数-XX: -UseCounterDecay来关闭热度衰减，让方法计数器统计方法调用的绝对次数，这样，只要系统运行时间足够长，绝大部分方法都会被编译成本地代码。另外，可以使用-XXtounterHalfLifeTime参数设置半衰周期的时间，单位是秒。