Java編譯原理

做爲一個程序員，咱們常掛在嘴邊的"編譯"是指把各個語言寫出來的文件轉換成JVM可識別文件的一個過程，如將.java程序編譯成java字節碼文件，即 .class文件，其實對於一個計算機來講，字節碼文件並不能被識別，須要把字節碼轉換成機器指令，纔是計算機層面的編譯，這個過程是虛擬機作的。以上兩個「編譯」過程整合纔是真正的編譯原理，以下圖：

根據完成的任務不一樣，能夠將編譯器的組成部分劃分爲前端（Front End）與後端（Back End）。

前端編譯主要指與源語言有關但與目標機無關的部分，包括詞法分析、語法分析、語義分析與中間代碼生成。
後端編譯主要指與目標機有關的部分，包括代碼優化和目標代碼生成等。

咱們能夠把將.java文件編譯成.class的編譯過程稱之爲前端編譯。把將.class文件翻譯成機器指令的編譯過程稱之爲後端編譯。

前端編譯

咱們所熟知的javac的編譯就是前端編譯。除了這種之外，咱們使用的不少IDE，如eclipse，idea等，都內置了前端編譯器。主要功能就是把.java代碼轉換成.class代碼

後端編譯

JVM 經過解釋字節碼將其翻譯成對應的機器指令，逐條讀入，逐條解釋翻譯。很顯然，通過解釋執行，其執行速度必然會比可執行的二進制字節碼程序慢不少。這就是傳統的JVM的解釋器（Interpreter）的功能。爲了解決這種效率問題，引入了 JIT 技術。

JAVA程序仍是經過解釋器進行解釋執行，當JVM發現某個方法或代碼塊運行特別頻繁的時候，就會認爲這是「熱點代碼」（Hot Spot Code)。而後JIT會把部分「熱點代碼」翻譯成本地機器相關的機器碼，並進行優化，而後再把翻譯後的機器碼緩存起來，以備下次使用。

HotSpot虛擬機中內置了兩個JIT編譯器：Client Complier和Server Complier，分別用在客戶端和服務端，目前主流的HotSpot虛擬機中默認是採用解釋器與其中一個編譯器直接配合的方式工做。

當 JVM 執行代碼時，它並不當即開始編譯代碼。首先，若是這段代碼自己在未來只會被執行一次，那麼從本質上看，編譯就是在浪費精力。由於將代碼翻譯成 java 字節碼相對於編譯這段代碼並執行代碼來講，要快不少。第二個緣由是最優化，當 JVM 執行某一方法或遍歷循環的次數越多，就會更加了解代碼結構，那麼 JVM 在編譯代碼的時候就作出相應的優化。

在機器上，執行java -version命令就能夠看到本身安裝的JDK中JIT是哪一種模式:

上圖是個人機器上安裝的jdk1.8，能夠看到，他是Server Compile，可是，須要說明的是，不管是Client Complier仍是Server Complier，解釋器與編譯器的搭配使用方式都是混合模式，即上圖中的mixed mode。

熱點檢測

上面咱們說過，要想觸發JIT，首先須要識別出熱點代碼。目前主要的熱點代碼識別方式是熱點探測（Hot Spot Detection），有如下兩種：

一、基於採樣的方式探測（Sample Based Hot Spot Detection) ：週期性檢測各個線程的棧頂，發現某個方法常常出險在棧頂，就認爲是熱點方法。好處就是簡單，缺點就是沒法精確確認一個方法的熱度。容易受線程阻塞或別的緣由干擾熱點探測。

二、基於計數器的熱點探測（Counter Based Hot Spot Detection)。採用這種方法的虛擬機會爲每一個方法，甚至是代碼塊創建計數器，統計方法的執行次數，某個方法超過閥值就認爲是熱點方法，觸發JIT編譯。

在HotSpot虛擬機中使用的是第二種——基於計數器的熱點探測方法，所以它爲每一個方法準備了兩個計數器：方法調用計數器和回邊計數器。

方法計數器。顧名思義，就是記錄一個方法被調用次數的計數器。

回邊計數器。是記錄方法中的for或者while的運行次數的計數器。