摘要

极客核心技术36讲系列，第1讲，看完之后的一些笔记。

要有 知其然更要知其所以然 的学习态度。
这篇文章主要是 记录了 Java的跨平台能力，或者说是Java的解释或编译运行的区别。

关键词：解释，编译，热点代码，热点探测，计数器，JIT、AOT、代码爆炸

2大特性：

对Java来说，最显著的特性有2个：

  1. 跨平台的能力。
  2. 有垃圾收集器（Garbage Collection）。通过GC来进行回收分配内存，大大减轻了开发者对内存管理操作的负担。

跨平台的能力：

Java 的宣传语是： Write once，run anywhere。
就是通过将 .java源码 用 -javac 命令编译成 .class的字节码（bytecode） 文件。 .class的字节码文件 和 基于特定平台的JVM 组成来实现跨平台的能力，这屏蔽了操作系统和硬件的细节。

java一般分为编译期 和 运行时。

  1. 编译期：
    .java 文件 编译成 …class字节码文件 这段过程就是编译期。字节码文件还不能直接被机器执行。 而 C/C++ 编译后的 机器码 是可以直接被机器锁执行的。
  2. 运行时：
    JVM会通过 类加载器（Class-Loader）来加载字节码，解释或者编译来运行。 在主流版本JDK8中，就是所谓的混合模式（-Xmixed），也就是解释和编译混合执行。
    -解释执行：
    JVM里内嵌有解释器（interpreter），可以将 字节码 转换成 机器码。
    解释器逐条读入，逐条解释运行。
    编译执行：
    Oracle JDK里面，提供了HotSpot JVM，里面有JIT编译器（Just-In-Time Completion），也就是通常说的动态编译器，可以将热点代码编译成机器码。这部分就是编译执行。

热点代码：执行次数较多的代码。

热点探测的方法：（判断热点代码 是不是需要 触发 JIT编译）
基于采样的热点探测：虚拟机周期性地检查线程的栈顶，看方法是不是经常出现。
基于计数器的热点探测：虚拟机给每个方法甚至代码块都建立了一个计数器，统计一个方法的执行次数。超过一定的阈值就触发。

HotSpot JVM 使用的是 基于计数器的热点探测。
主要有2类计数器：

  1. 方法调用计数器：
    在client模式下，阈值是1500次。
    在server模式下，阈值是10000次。
    可以通过虚拟机参数 -XX：CompileThreshold 设置。
  2. 回边计数器：主要统计方法中 循环体代码 的执行次数。
    还存在热点衰减，时间段内调用方法的次数减少，计数器的记录也就减少。

  • Oracle HotSpot JVM 内置了2个不同的 JIT 编译器。
    C1：client模式。适用于对启动速度敏感的应用，比如Java桌面应用。调用的门限1500次 来收集信息进行编译。
    C2：server模式。适用于长时间运行的服务端应用，这里默认采用分层编译(TieredCompilation)。会进行 上万次的调用 来收集足够的信息进行编译。

  • 在Oracle JDK9时，还引入了一种AOT编译方式（Ahead-Of-Time）。直接把字节码 编译成 机器码，可以避免JIT预热方面的开销。

  • Oracle JDK 支持 分层编译 和 AOT 协助运行。
    只有对执行频繁的代码才值得编译。
    如果把所有的代码都编译就是显著增加代码的所占空间，导致 代码爆炸(code size explosion)

可以指定虚拟机参数进行模式选择：

  • -Xint：只进行 解释执行。
  • -Xcomp：关闭解释器。这会导致JVM启动变慢很多！有些优化方式，如果不进行profiling，就不能进行有效的优化。

JIT编译都很注重 profile 的信息。 profile信息是需要通过执行用户程序来获取的。
可以在解释器里实现收集profile的功能，等解释执行一段时间后，再触发JIT编译，
这样就可以很好的平衡收集profile与编译优化这两方面。

或者说JRockit VM：没有解释器，对所有Java 方法都做JIT编译。
收集profile再JIT编译器里面做。等收集到了足够的profile后触发重新编译，生成出优化的、不带profile的版本。

参考链接：
https://www.zhihu.com/question/37389356

https://blog.csdn.net/weixin_38608626/article/details/88350526

https://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-perry-java-platform-overview/index.html

https://www.cnblogs.com/tinytiny/p/3200448.html