虚拟机执行效率优化：JIT相关参数

叁歲伎倆 2022-10-31 10:52 160阅读 0赞

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三种执行模式

编译阈值

多级编译

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我们知道Java程序经过编译得到字节码文件后，再通过解释器解释执行，相对于其他静态编译执行语言（也就是程序在执行前全部被翻译成机器码），解释执行的效率要低很多。原因简单来说是字节码解释器在执行时使用的软件代码来模拟字节码执行，如果是使用模板解释器来执行，每一条字节码关联一个模板函数，模板函数里面就是字节码对应的机器指令，性能有所提升，这些是对解释器的优化。但还不够，相信大家都听过Java虚拟机中的JIT即时编译技术，其工作过程是一边翻译一边执行，将需要执行的整个函数体编译成机器码后再执行，JTI编译器还会将这些编译过的代码缓存起来，下次执行时可以从缓存中直接那编译好的机器码用，这样可以大大提升程序的执行效率，这篇日志就来总结下JIT即时编译和它的一些参数。

## 三种执行模式 ##

JVM有编译执行、解释执行和混合执行三种模式，解释执行模式下整个Java程序都是通过解释执行方式，不做任何的JIT编译来执行，可以使用参数-Xint来开启。编译执行模式就是反过来，对于所有的函数执行，都是先编译成机器码，无论其是否为热点代码，编译模式使用参数-Xcomp来设置。第三种是混合模式，顾名思义是将编译和解释两者结合，既有编译执行也有解释执行，那么JVM怎么判断，或者说决定那部分函数应该使用解释执行，那部分函数应该使用编译执行呢？我们前面说过，编译执行效率高，编译后的机器码可以缓存起来，解释执行效率较低，当虚拟机发现某一部分代码块或函数运行的特别频繁，就会将这部分代码判断为“热点代码”，那么为了提高热点代码的执行效率，虚拟机就会把热点代码编译成机器码，也就是编译执行。如果想看现在虚拟机使用的执行模式可以用命令java –version：

![20210222110252759.PNG][]

可以看到虚拟机模式是mixed mode混合模式，这也是默认的执行模式，来看一个例子比较下三种模式的执行效率：

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代码就是for循环不断地做累加操作，-Xint参数解释执行模式下运行：

![20210222110311129.PNG][]

\-Xcomp参数编译执行模式下运行：

![20210222110319813.PNG][]

最后是-Xmixed参数混合模式下运行：

![20210222110328210.PNG][]

一般来说编译执行模式效率会高于解释执行模式，除非程序很大，上面的运行结果也看到，对于简单的程序，编译完成后执行就1ms，如果程序很大，编译需要的时间很长，使用混合模式执行是比较好的一种选择，默认情况下也是这样的。

## 编译阈值 ##

JIT的默认执行模式是混合执行，前面说了混合模式下会对热点代码进行即时编译，热点代码就是虚拟机认为运行很频繁的那部分代码，对于判断是否为热点代码，虚拟机定义了一个阈值，如果某一部分函数代码的调用次数超过了这个阈值，就会被判定为热点代码。在server模式下这个阈值是10000，client模式下是1500，也可以使用参数-XX:ComplieThreshold来手动设置阈值，然后用参数-XX:+PrintCompilation打印JIT即时编译日志。例如-XX:ComplieThreshold=1000将阈值设置为1000，假设某一函数调用超过了1000次，那么它就会被编译成机器码。

## 多级编译 ##

上面总结编译阈值时看到对于server模式和client模式下两者判断热点代码的阈值是不同的，JVM对服务器端和客户端提供不同的编译器，C1和C2，服务器端使用的是C2，客户端是C1，区别在于C1的编译速度更快，因为它不会做太多的编译优化，C2则会在编译期间做许多优化生成高质量的代码，体现在代码的执行速度更快，缺点是耗费编译时间。为了平衡编译速度和执行速度，JVM使用一种叫多级编译的技术，它将编译的分成5个级别，第0级使用解释执行；第1级使用C1编译器进行简单的编译，编译速度较快；第2级使用C1编译器进行部分优化编译；第3级使用整个C1编译器的编译和所有优化功能；第4级使用C2编译器进行编译和完全优化。如果想使用多级编译技术可以用参数-XX:+TieredCompilation来打开，且必须在-server模式下。

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