JVM编译器优化技术_守护内联-优快云博客

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方法内联
逃逸分析
公共子表达式消除
数组边界检查消除

方法内联

方法内联就是把目标方法的代码原封不动地“复制”到发起调用的方法中，避免发生真实的方法调用。但是在java虚拟机中，只有使用invokespecial指令调用的私有方法、实例构造器、父类方法和使用invokestatic指令调用的静态方法是在编译期进行解析的，还有使用final修饰的方法可以确定唯一的版本。java中大多数方法调用都必须在运行时确定方法接收者的动态选择，他们的方法接受者可能多于一个。
为了解决虚方法内联问题，java虚拟机引入了类型继承关系分析（Class Hierarchy Analysis，CHA）的技术，用于确定目前已知的类当中，某个接口是否多余一个实现，某个类是否存在子类，某个子类是否覆盖了父类的某个虚方法等信息。如果是非虚方法，那么直接进行内联就可以了，这种内联关系时百分百安全保障的；如果遇到虚方法，则会向CHA此方法当前运行状态是否有多个目标版本可供选择，如果查到只有一个版本，那么就可以假设“运行程序的全貌就是现在运行的样子”来进行内联，这种内联被称为守护内联（Guarded Inlining）；不过java程序时动态链接的，说不定什么时候会加载到新的类型从而改变CHA的结论，因此这种内联属于激进预测性能，必须预留好“逃生门”，当假设条件不成立的时的“退路”。运行的过程中，如果继承关系没有发生变化，内联代码可以一直运行下去，如果继承关系发生了变化，那么就会抛弃已编译的代码，返回到解释状态执行或重新进行编译。
如果CHA查找出来的方法确实有多个版本的可供选择，使用内联缓存（Inline cash）的方式缩减方法调用的开销。内联缓存是建立在目标方法正常入口之前的缓存，它的工作原理大致为：在为发生方法调用之前，内联缓存状态为空，当第一次调用发生的时候，缓存记录下方法调用的版本信息，并且每次方法调用的时都比较接收者的版本。如果每次调用方法接收者的版本一样，那么这是它是一种单态内敛缓存，比用内联的非虚方法仅多了一次判断的开销。若果出现接收者不一致的情况，就退化成超多态内联缓存。其开销相当于真正查找虚方法表的开销。

逃逸分析

逃逸分析的基本原理：分析对象的动态作用域，当一个对象定义在方法里面，它可能被外部方法引用，例如作为方法调用参数传递到其它方法中，这种称为方法逃逸。甚至还有可能被外部线程访问到，譬如赋给其它线程的中可访问的实例变量，这种称为线程逃逸；
如果能够证明一个对象不会逃逸到方法或线程之外，或者逃逸程度比较低（只逃逸出方法而不会逃逸出线程），则可能为这个对象实例采取不同程度的优化：

栈上分配（Stack Allocations）: 如果确认对象不会逃逸出线程之外，那么让这个对象在栈上分配内存将会是一个不错的注意，对象占用的空间就会随栈帧出栈而销毁。栈上分配只支持方法逃逸，不支持线程逃逸。
标量替换（Scalar Replacement）：如果一个数据已经无法在分解成更小的数据来表示了，Java虚拟机中的原始数据类型（int、long等数值类型及reference类型等）都不能在进一步分解，这些数据类型称为标量。相对的，如果一个数据可以继续分解，那它就被称为聚合量（Aggregte）,java中的聚合量就是典型的聚合量。如果把一个对象拆散，根据程序的访问情况，将其用到的成员变量恢复为原始数据类型来访问，这个过程称为标量替换。假如逃逸分析能够证明一个对象不会被外部方法访问，并且这个对象可以被拆分，那么程序真正运行的时候可能不会去创建对象，而是改为直接创建它的若干个被这个方法使用的成员变量来代替。将对象拆分之后，除了可以让对象的成员变量在栈上（栈上存储数据，很大机会被虚拟机分配至物理机器上的告诉寄存器中存储）分配和读写之外，还可以为后续进一步的优化手段创建条件。标量替换可以视作栈上分配的一种特例。
同步消除（Synchronization Elimination）：线程的同步就是一个相对耗时的功能，如果逃逸分析能够确定一个变量不会逃逸出线程，无法被其它线程访问，那么这个变量的读写肯定不会有竞争，这个变量实施的同步措施就可以安全地消除。