Java编译优化你真的读懂了吗？15个问题考验一下自己

首先提出一个问题，为什么C++的编译速度会比java慢很多？二者运行程序的速度差异子啊那？ 了解了java的早期和晚期过程，就能理解这个问题了。

这里会提15个问题确认是否真的理解，如果完全没这方面的概念，则好好看一下前面的早期和晚期编译优化读书笔记

早期编译过程

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Q: java早期编译过程分为哪3步？
A:

1. 词法语法解析、填充符号表
2. 注解处理
3. 语义分析与字节码生成。

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Q: 上面的步骤中， 符号表是干吗的？
A:
符号表是符号地址和符号信息构成的表格。

• 用于后面阶段做语法检查时，从表里取出信息进行对比。
• 符号表是目标代码生成时的地址分配的依据

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Q: 注解处理器做的什么事情？
A: 注解处理器会扫描抽象语法树中带注解的元素， 并进行语法树的更新。
重点就是他是基于语法树做更新。
更新之后我们会重新走回解析与填充的过程，重新处理。

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Q: 上面的3个步骤中， 解语法糖是哪一步？
A:
是第三步，在生成字节码的时候才做的语法糖处理。

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Q: 什么是解语法糖？大概有哪些？
A:

• 虚拟机本身不支持这种语法， 但是会在编译阶段 把这些语法糖转为 普通的语法结构。
• 包含自动装拆箱、 泛型强转应用。

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Q: 生成字节码class文件的时候， final和非final的局部变量， 会有区别不？
A:
没有区别。
局部变量不会在常量池中持有符号引用， 所以不会有acesses_flasg信息。
** 因此final局部变量在运行期没有任何作用， 只会在编译期去校验。**

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Q: a= 1 + 2会在什么阶段进行优化？
A: 会在早期编译过程的语义分析过程中，进行常量折叠， 变成a=3
同理， 字符串+号优化成stringBuilder.append()这个动作也是该阶段优化的。

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Q: 类对象加载的过程有一堆顺序（具体见类初始化顺序， 这个顺序在字节码中体现的吗？还是运行的时候再判断顺序？
A:
字节码中体现的。

• 在字节码生成时， 编译器针对对象new的过程，会生成了一个方法，里面写明了成员、构造方法的调用顺序。
• 类静态成员的调用顺序同理封装在中。

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晚期编译优化

Q:
早期编译优化和晚期编译优化的区别？
A:

• 早期编译优化， 是把 java文件转成字节码，转字节码的过程中做一些简单优化和语法糖处理。
• 晚期编译优化，是将字节码转机器码执行的过程中，结合一些信息进行动态优化，或者应用上很多的机器码优化措施。

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Q: java程序运行的时候，是直接全部转成优化后的机器码再运行吗？
A:
错误。

• 当程序刚启动时，会先马上使用解释器发挥作用，这时候没做太多优化，直接解释执行。
• 在程序运行后， 编译器逐步发挥作用，把还没用到的代码逐步编译成机器码。

注意这里的编译器和之前提到的编译器的区别，一个是编译成字节码，另一个是编译成机器码。

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Q: 有两种晚期优化编译器

• Client Compiler ——C1编译器
• Server Compiler——C2编译器
  他们二者的区别是什么？

A:

• 速度和质量的区别：
  C1编译器, 更高的编译速度，编译质量一般。
  C2编译器， 更好的编译质量，但是速度慢。
• 优化特性的区别
  C1编译器都是一些不需要运行期信息就能做优化的操作。
  C2编译器则会根据解释器提供的监控信息，进行激进且动态的优化

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Q: java中怎么区分用C1还是C2？
A:
关于这2种编译器的参数：

• -Xint参数： 强制使用解释模式
• -Xcomp参数： 强制使用编译模式（ 但是如果编译无法进行时， 解释会介入）
• 选择编译模式时，有-client、-server还有MixedMode(混合模式）可以选择

混合模式中， JDK7引入了分层编译策略：
第0层： 解释执行。 不开启性能监控。
第1层： C1编译， 把字节码编译为本地代码， 进行一些简单优化， 加入性能监控
第2层： C2编译， 启动耗时较长的优化， 根据性能监控信息进行激进优化

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Q: 分层优化中，如果正在运行，jvm是怎么知道需要对哪些代码做JIT或者OSR优化？
A:

1. 被多次调用的方法。 会触发JIT编译（热点代码计数器）
2. 被多次执行的循环体， 会触发OSR编译（栈上替换）， 发生在方法执行过程中， 所以是在栈上编译并切换方法。（使用回边计数器）

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Q: 哪些方法会在早期优化中做内联，哪些方法会在晚期优化中做内联？
A:

• 不能被继承重写的方法，比如私有、构造器、静态之类的方法，可以直接在早期优化中做内联优化。
• 其他会被抽象继承实现的方法在早期无法做内联，因为他不知道实际是用哪一段代码.
• 晚期优化中可以根据一些运行信息，判断是否总是只用某个子类方法跑，是的话做一下尝试内联，如果后面来了其他的子类就切回去。

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Q: java数组一般都会自动做边界检查，不满足就抛异常。 什么情况下会优化掉这个自动检查？
A:
运行期，发现传入的参数放到数组中用的时候， 肯定不会超出边界，则会优化掉这个检查动作。

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看完上面的，就可以给出C++和java编译和运行速度差距的原因了：

1. java即时编译可能会影响用户体验，如果在运行中出现较大影响的延迟的话。
2. java中虚方法比C++要多， 因为做各种内联分析消耗的检查和优化的就越多越大
3. java中总是要做安全检查， C++中不做，出错了我就直接崩溃了越界了
4. C++中内存释放让用户控制， 无需后台弄一个垃圾回收器总是去检查和操作
5. java好处： 即时编译能够以运行期的性能监控进行优化，这个是C++无法做到的