java编译器面试：Java虚拟机的即时编译

java编译器面试：Java虚拟机的即时编译HotSpot 虚拟机中使用了基于计数器的热点探测，为了实现热点计数，HotSpot 为每个方法准备了两类计数器：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情况下，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。要知道某段代码是不是热点代码，是不是需要触发即时编译，这个检测行为就是“热点探测”（Hot Spot Code Detection）。Java代码的编译过程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，虚拟机会把这些代码编译成本地机器码，并尽可能地进行代码优化，这个

什么是即时编译

从虚拟机视角来看，执行 Java 代码首先需要将它编译而成的 class 文件加载到 Java 虚拟机中。加载后的 Java 类会被存放在方法区（Method Area）中。实际运行时，虚拟机会执行方法区内的代码。

从硬件视角来看，Java 字节码无法直接执行。因此，Java 虚拟机需要将字节码翻译成机器码。

在 HotSpot 里面，上述翻译过程有两种形式：第一种是解释执行，即逐条将字节码翻译成机器码并执行；第二种是即时编译（JIT: Just-In-Time compilation），即将一个方法中包含的所有字节码编译成机器码后再执行。

即时编译后的代码也会被保存到方法区中，当这个方法再次被调用时，就省去了解释的过程，直接执行即时编译缓存的机器码，可以提升程序运行性能。

Java代码的编译过程

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，虚拟机会把这些代码编译成本地机器码，并尽可能地进行代码优化，这个过程就叫即时编译，运行时完成这个任务的后端编译器被称为即时编译器。

哪些代码是热点代码？

热点代码主要包括两类：

• 被多次调用的方法
• 被多次执行的循环体

要知道某段代码是不是热点代码，是不是需要触发即时编译，这个检测行为就是“热点探测”（Hot Spot Code Detection）。

HotSpot 虚拟机中使用了基于计数器的热点探测，为了实现热点计数，HotSpot 为每个方法准备了两类计数器：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情况下，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。

为什么不把字节码全部提前编译？

提前编译（Ahead Of Time，AOT）和即时编译这两种方法相比，提前编译的优点是启动更快，即时编译因为字节码第一次运行还需要编译，启动性能会慢一些，不过峰值运行性能是差不多的。

至于JVM为什么不采用AOT的方法，主要是考虑字节码的可移植性，而牺牲了启动性能。在不提前编译的情况下，程序需要 JIT 预热后，才能达到最高性能。

JIT编译器与解释器如何协作

目前主流的 Java 虚拟机，比如 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，随着时间的偏移，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，反之可以使用编译执行来提升效率。

我会持续更新关于物联网、云原生以及数字科技方面的文章，用简单的语言描述复杂的技术，也会偶尔发表一下对IT产业的看法，欢迎大家关注、转发和评论。