JIT实时编译特性

JIT全称：Just in time。中文译为：即时的、实时的。

JVM中的这项技术名为：实时编译技术，也叫即时编译技术。就是在java程序运行的过程中，将字节码编译为机器码运行在本地，而不是通过JVM解释运行（字节码都是通过JVM解释运行的）。

我们先来思考一个问题，java代码是如何“跑起来”的？

我们编写好的java代码，通过点一下IDE中的运行按钮，就看到程序运行起来的样子了，那么这一过程发生了什么呢，来看下：

第一步：javac工具将.java文件编译成.class文件；

第二部：jvm将.class文件（.class文件中的内容都是字节码，字节码由opcode和操作数组成）加载到jvm内存中，并逐行运行其中的指令。这里的运行是解释运行的，需要通过解释器将字节码指令转换成机器码(汇编)并运行。

由于解释运行的效率不如直接运行机器码，那么jvm为什么不把字节码指令全部编译成机器码然后运行呢，也就是不需要jvm了，只需要一个把字节码编译成机器码的编译器即可。

但是把所有字节码都编译成机器码是很费时的，导致java程序启动很缓慢。

所以JIT支持三种情况：混合模式（Mixed Mode），解释模式(Interpreted Mode)，编译模式(Compiled Mode)。

用户在运行java程序时可以通过参数自行选择，默认是混合模式。

解释模式：java -Xint 

编译模式：java -Xcomp

下面我们正式开始介绍编译部分：

Java中内置了两个即时编译器有两个：clientCompiler 和 serverCompiler，简称为C1和C2(也叫Opto编译器)。

clientCompiler 更注重编译的效率，追求快速完成编译，对代码进行简单、可靠的编译。优点：编译速度快；缺点：编译质量不如C2，因为只是基于代码的静态编译。C2是动态编译。（关于静态编译和动态编译的对比，可以参考《静态编译&动态编译》）

serverCompiler 更注重编译的质量，追求最大限度优化代码运行效率。会根据监控(Profiling)收集上来的信息进行优化。比如：热点代码检测。优点：编译质量高；缺点：编译速度慢。

为了达到一个平衡，JDK1.7开始就有了分层编译（Tiered Compilation），根据编译器编译、优化的规模与耗时，划分出不同的编译层次，包括：

第0层：程序解释执行，不开启性能监控（Profiling），可触发第1层编译。

第1层：也称为C1编译，将字节码编译成机器码，进行简单、可靠的优化，如有必要将加入性能监控的逻辑。

第2层（或以上）：也称为C2编译，将字节码编译成机器码，但是会启用一些编译耗时较长的优化，甚至会根据性能监控信息进行一些不可靠的激进优化。

也可以更加详细的分为：

第 0 层：程序解释执行，默认开启性能监控功能（Profiling），如果不开启，可触发第二层编译；

第 1 层：可称为 C1 编译，将字节码编译为本地代码，进行简单、可靠的优化，不开启 Profiling；

第 2 层：也称为 C1 编译，开启 Profiling，仅执行带方法调用次数和循环回边执行次数 profiling 的 C1 编译；

第 3 层：也称为 C1 编译，执行所有带 Profiling 的 C1 编译；

第 4 层：可称为 C2 编译，也是将字节码编译为本地代码，但是会启用一些编译耗时较长的优化，甚至会根据性能监控信息进行一些不可靠的激进优化。

 

这里提到了不可靠的优化，是的，不是所有的优化都提升程序的运行效率。有时候优化了还不如不优化，当编译器发现优化后的代码运行效率不如之前，或者出现“罕见陷阱(Uncommon Trap)”时，可以通过逆优化(Deoptimization)退回到优化前的状态继续执行。

要退回的那个状态就是“逃生门”，解释运行就是C1的逃生门，C1就是C2的逃生门。

Tips：编译动作是异步的，不会阻塞代码运行，如果一个方法在编译中，那么就会解释执行。

这里有同学测试了分层编译较纯编译运行的提升：https://www.jianshu.com/p/318617435789

那么C2这么强大，它是如何判断哪些代码要编译的呢，这就说到了热点代码检测技术，请看《JIT热点代码检测》。