前言

本文嘗試用淺顯的語言， 解釋JIT的概念和基本原理，讓讀者明白JIT的執行方式和作用。最後，附上關於JIT的程式碼樣例，幫助大家更好理解JIT。本文使用JVM虛擬機器為Hotspot ，一切分析都在Hotpot上。如有不對的地方，歡迎指正。

JIT簡介

JIT 是just in time 的縮寫，即時編譯編譯器。

當JIT編譯啟用時， JVM讀入位元組碼檔案解釋後，將其發給JIT編譯器。JIT編譯器將位元組碼編譯成本機機器程式碼。

java程式碼編譯過程

原始碼經過javac編譯，轉換成java位元組碼檔案（.class檔案）。之後，JVM直譯器將位元組碼檔案翻譯成對應的機器指令，逐條讀入，逐條解釋翻譯。最後，對應的OS執行機器指令。

java code 需要經過解釋執行，所以它的速度必然比可執行的二進位制位元組碼程式慢。

JIT編譯

通常，JVM執行程式碼時， 它並不立即開始JIT編譯。
主要有兩點原因

• 程式碼本身只會被執行一次，那麼從效率上來講，對它進行JIT編譯就是在浪費精力。因為JIT編譯相對於直譯器翻譯位元組碼開銷要大的多。
• 當代碼執行的次數越多， JIT就會越瞭解程式碼結構。JIT對程式碼的優化會更好。

那麼什麼時候會對程式碼進行JIT編譯？

一般來說，當代碼被頻繁呼叫時（通常場景，程式碼中的迴圈體），該程式碼塊將被JIT編譯器編譯。

JIT的編譯閾值

在JVM中有兩個計數器：

• 方法被呼叫的次數
• 方法中迴圈被回彈執行的次數

JVM在執行java方法時，它會堅持這兩個計數器總和來決定是否需要JIT編譯。
*-XX：CompileThreshold=N 可以配置這個閾值。在server模式下，它的預設值是10000；在client模式下，預設值是1500。
PS：不同的模式使用的JIT編譯器是不同的。在client模式下， JVM使用的是一個代號為C1的輕量級編譯器，而在server模式下，使用的是代號C2相對重量級的編譯器。與C1相比，C2編譯的更徹底，所以服務起來後，效能更高 *
2

JIT的優化策略

JIT的優化策略有很多，這裡主要介紹兩種比較普遍的優化，幫助大家理解JIT理解JIT優化的細節。

1. 使用暫存器優化
   編譯器通過決定何時從主存取值，何時向暫存器充值，來優化程式執行，減少開銷。
   Java Code 的例子

     public class RegisterTest {
           private int sum;
   
           public void calculateSum(int n) {
           for (int i = 0; i < n; ++i) {
               sum += i;
           }
       }
   }

   在上面的例子中，sum的值在某些時刻可能在主存中，但是從主存中檢索值是開銷很大的操作。迴圈中可能多次從主存取值，效能很低。JIT編譯器暫存器優化策略，會載入一個暫存器給sum並賦予其初始值，sum值在暫存器裡迴圈，迴圈結束後，將最終的結果從暫存器返回給主存。這樣就省去了從主存中檢索值得開銷。

2. 使用方法內聯優化
   方法內聯就是把方法的程式碼“複製”到發起呼叫的方法裡，以消除方法呼叫。
   Java Code 的例子

    public void caller(){
        int a=1;
        int b=2;
        //do sth
        int result =sum(a,b);
    }

    public int sum(int x,int y){
        return x+y;
    }

經過JIT編譯器優化後，可能是轉換為

    public void caller(){
        int a=1;
        int b=2;
        //do sth
        int result =a+b;
    }

PS:以上例子只是幫助理解，並不能準確的反映JIT的方法內聯優化。

JIT編譯器優化實踐

下面是一個簡單的JIT優化的例子

package test.jit;
/**
 * -XX:CompileThreshold=100000
 * @author marshall
 *
 */
public class JITTest {

    public static int sum(int x, int y) {
        int a = x + 1;
        int b = y + 1;
        int rs = a + b;
        return rs;
    }

    public static int total(int n) {
        int res = 0;
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            res += sum(i, i);
        }
        return res;
    }

    public static void main(String[] args) {
        int rs;
        long bf;
        long af;
        long beforeJIT;
        long afterJIT;
        bf = System.nanoTime();
        rs = total(100000);
        af = System.nanoTime();
        beforeJIT = af - bf;
        System.out.println("程式沒有經過預熱即沒有經過JIT優化，花費時間：" + beforeJIT + " 納秒");

        bf = System.nanoTime();
        rs = total(100000);
        af = System.nanoTime();
        afterJIT = af - bf;
        System.out.println("程式經過預熱即經過JIT優化，花費時間：" + afterJIT + " 納秒");

        System.out.println("減少開銷：" + (beforeJIT - afterJIT) / (beforeJIT * 1.0));

    }

}

手動設定程式閾值為100000，經過多次測試，執行測試越多， JIT優化效能提升越大。