JIT编译器原理

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Java 程序在编译后生成的是平台无关的 字节码（.class 文件），由 JVM 的 解释器（Interpreter） 逐条解释执行。虽然解释执行保证了跨平台性，但效率较低。

JIT 编译器的出现是为了弥补解释执行的性能缺陷。它将频繁执行的字节码编译为本地机器码，后续直接运行机器码，从而大幅提升执行速度。

简单类比：
解释器 = 逐句翻译外语演讲
JIT 编译器 = 发现某段演讲反复出现，就提前翻译成母语并记住，下次直接用母语讲

JIT 编译发生在程序运行期间，其基本流程如下：

JVM 启动时，所有方法最初都由解释器执行。
JIT 编译器通过 热点探测（Hotspot Detection）机制监控方法的执行频率。
常见的热点判断标准：
- 调用次数：方法被调用的次数超过阈值（如 10000 次）
- 循环回边次数：某个循环体执行了很多次（适用于长期运行的循环）

HotSpot JVM（Oracle JDK 使用的 JVM）正是以“热点”命名，强调其 JIT 优化的核心思想。

JIT 编译器之所以高效，是因为它能在运行时进行动态优化，这是静态编译器（如 C/C++ 编译器）难以做到的。常见优化包括：

优化技术	说明
方法内联（Method Inlining）	将小方法的代码直接插入调用处，减少方法调用开销
逃逸分析（Escape Analysis）	分析对象是否“逃逸”出方法或线程，决定是否栈上分配或锁消除
锁消除（Lock Elimination）	如果发现同步块无竞争，可安全地移除 synchronized
公共子表达式消除	避免重复计算相同表达式
循环优化	循环展开、强度削减（如 `i*2` → `i<<1`）等
分支预测	根据运行时统计信息优化跳转路径

例如：
public int add(int a, int b) {
    return a + b;
}
JIT 可能将其内联到调用处，直接变成 result = 1 + 2;，避免方法调用开销。

HotSpot JVM 提供了两种 JIT 编译器：

现代 JVM（Java 7+ 默认开启）采用分层编译策略，结合 C1 和 C2 的优势：

随着方法“热度”上升，逐步升级到更高优化层级。

尽管 JIT 强大，但也存在一些限制：

你可以通过 JVM 参数观察 JIT 编译过程：

# 打印被编译的方法
-XX:+PrintCompilation

# 查看方法内联情况
-XX:+UnlockDiagnosticVMOptions -XX:+PrintInlining

# 查看 GC 和编译线程信息
-verbose:gc -XX:+PrintGCDetails

示例输出：

  123    1       3       java.lang.String::hashCode (65 bytes)

表示 String.hashCode() 方法在 123ms 时被 C1 编译（级别 3）。