JVM执行引擎

1 执行引擎

JVM的核心组件之一是执行引擎，字节码文件的执行是由执行引擎完成的。

1.1 高级语言的代码执行过程

通常高级语言翻译为机器指令都需要翻译为汇编代码，再由汇编代码翻译为机器指令，比如C、C++。

1.2 执行引擎的组成

执行引擎由解释器和JIT编译器组成。解释器是将字节码指令直接翻译为机器指令；JIT编译器是将字节码指令先翻译为汇编指令，再将汇编指令翻译为机器指令，这些机器指令会被缓存起来，放到方法区，以便下次直接调用，不需要重新编译。

1.3 解释器和JIT编译器为什么要并存？

因为解释器和JIT编译器各有其优势，解释器优势在于可以提高响应速度，JIT编译器优势在于能够提高代码的执行效率，解决性能问题。当程序运行起来的时候，可以先由解释器执行，快速响应请求，JIT编译器再对热点代码进行编译，提升代码执行性能。

1.4 JIT编译器热点代码的检测

热点代码的检测机制是方法调用计数器和回边计数器。

• 方法调用计数器：当某个方法调用达到阈值，就会被判定为热点代码，交由JIT编译器编译为机器指令。当程序运行一段时间后，大部分代码都可以被JIT编译器编译，所以程序的执行效率越来越快。
• 回边计数器：当循环代码块执行达到阈值后，也会变成热点代码，交给JIT编译器翻译并缓存起来。

1.5 执行引擎的三种模式

执行引擎有混合模式、解释模式和编译模式，默认是混合模式，即解释器和JIT编译器并存的模式。
可以通过-Xint、-Xmixed、-Xcomp参数进行设置。通常会使用默认模式，编译模式虽然执行效率快，但是刚开始编译阶段耗时比较久，第一次请求的响应时间比较长，利用解释器弥补这个缺陷。

1.6 JIT编译器

JVM内置了两个JIT编译器C1和C2，C1对代码的优化比较少，C2优化更多。
C1的优化：

• 方法内联：减少栈帧的生成。
• 去虚拟化：对唯一的实现类进行内联。
• 冗余消除：在运行期间把不会执行的代码折叠掉。

C2的优化：

• 标量替换：将对象分解为多个属性值。
• 栈上分配：经过逃逸分析后，将没有逃逸出方法的对象分配在栈上。
• 同步消除：没有逃逸出方法的同步代码，可以将锁消除。