《深入理解JAVA虚拟机》第十、十一章 编译运行期优化

第十、十一章 编译运行期优化

常说的编译其实是一段“不确定”的操作过程，可能是指一个前端编译器把.java文件转变成.class文件，也可能是指虚拟机后端运行期编译器（JIT编译器）把字节码变成机器码的过程，还可能是指静态提前编译器（AOT编译器）直接把.java文件编译成本地机器代码的过程。虚拟机把性能的优化集中在后端的即时编译器中，这样可以让不是javac产生的Class文件也能享受到编译器优化的好处。
编译过程中比较有代表性的编译器：

1. 前端编译器：Sun的javac、Eclipse JDT中的增量式编译器
2. JIT编译器 ：HotSpot VM的C1、C2编译器
3. AOT编译器：GNU Compiler for the Java（GCJ）、Excelsior JET

  javac这类编译器对代码的运行效率几乎没有任何优化措施，虚拟机的设计团队把对性能的优化集中到了后端的即时编译器中，这样可以让那些不是由javac产生的Class文件（如JRuby、Groovy等语言的Class文件）也同样能享受编译器优化所带来的好处。但是javac做了许多针对java语言编译过程的优化措施来改善程序员的编码风格和提高编码效率，下面来看具体看看javac。

javac编译器编译过程

从Sun Javac的代码来看，编译过程大致可以分为3个过程，分别是：

1. 词法、语法分析与填充符号表过程。
2. 插入式注解处理器的注解处理过程。
3. 语义分析与字节码生成过程。

语法分析与填充符号表过程：
  词法分析是将源代码的字符流转变为标记（Token）集合，单个字符是程序编写过程的最小元素，而标记则是编译过程的最小元素，关键字、变量名、字面量、运算符都可以成为标记。
  语法分析是根据Token序列构造抽象语法树的过程。填充符号表：符号表（Symbol Table）是由一组符号地址和符号信息构成的表格，读者可以把它想象成哈希表中K-V值对的形式（实际上符号表不一定是哈希表实现，可以是有序符号表、树状符号表、栈结构符号表等）。填充符号表的过程由com.sun.tools.javac.comp.Enter类实现，此过程的出口是一个待处理列表（To Do List），包含了每一个编译单元的抽象语法树的顶级节点，以及package-info.java（如果存在的话）的顶级节点。
语义分析与字节码生成过程：语义分析过程分为标注检查以及数据及控制流分析两个步骤。
  标注检查：标注检查步骤检查的内容包括诸如变量使用前是否已被声明、变量与赋值之间的数据类型是否能够匹配等。
  数据及控制流分析：可以检查出诸如程序局部变量在使用前是否有赋值、方法的每条路径是否都有返回值、是否所有的受查异常都被正确处理了等问题。将局部变量声明为final，对运行期是没有影响的，变量的不变性仅仅由编译器在编译期间保障
  解语法糖：语法糖指在计算机语言中添加的某种语法，这种语法对语言的功能并没有影响，但是更方便程序员使用。通常来说，使用语法糖能够增加程序的可读性，从而减少程序代码出错的机会。虚拟机运行时不支持这些语法，它们在编译阶段还原回简单的基础语法结构，这个过程称为解语法糖。
  字节码生成：不仅仅是把前面各个步骤所生成的信息（语法树、符号表）转化成字节码写到磁盘中，编译器还进行了少量的代码添加和转换工作：实例构造器＜init＞（）方法和类构造器＜clinit＞（）方法就是在这个阶段添加到语法树之中的。字符串的加操作替换为StringBuffer或StringBuilder（取决于目标代码的版本是否大于或等于JDK 1.5）的append（）操作等。

java语法糖

  语法糖是编译器实现的一些“小把戏”，虽不能提供实质性的功能改进，但是一定程度上可以提升语法严谨性。Java语言中的泛型只在源码中存在，在编译后的字节码中，就已经替换为原来的原生类型（Raw Type，也称为裸类型），所以泛型是java语言的一颗语法糖。

泛型与类型擦除

  泛型和类型擦除:Java语言中的泛型只存在于程序源码中,在编译后的字节码文件中,早已经替换为原生类型,并且在相应位置插入了强制转换型代码。Java语言中的泛型实现方法称之为类型擦除,(当两个相同的方法参数使用泛型进行重载时,泛型擦除成相同的原生类型后两个方法完全相同并不能通过编译。但如果两个方法的返回值不同时,可以通过，只要在Class文件中描述符不一样就共存)。

public class TestFanXin {
   
   
	public static void main(String[] args) {
   
   
		Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();
		map.put("hello","您好");
		map.put("how are you","吃了没");
		System.out.println(map.get("hello"));
		System.out.println(map.get("how are you"));
	}	
}

  将TestFanXin.class文件反编译得到：

public class TestFanXin
{
   
   
  public static void main(String[] args)
  {
   
   
    Map map = new HashMap();
    map.put("hello", "您好");
    map.put("how are you", "您好");
    System.out.println((String)map.get("hello"));
    System.out.println((String)map.