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Java為何需要平衡方法調(diào)用與內(nèi)聯(lián)

更新時(shí)間：2021年01月29日 14:40:54 作者：干貨滿滿張哈希

這篇文章主要介紹了Java為何需要平衡方法調(diào)用與內(nèi)聯(lián)，幫助大家更好的理解和使用Java，感興趣的朋友可以了解下

在 Java 中，方法調(diào)用一般通過 Virtual Call 還有 Classic Call。

Classic Call 就是直接指向方法的地址，需要一次尋址到方法的地址，比直接執(zhí)行代碼慢。

Virtual Call 需要通過 VMT(Virtual Method Table)。這個(gè)VMT存儲(chǔ)的是該class對(duì)象中所有的Virtual Method，程序運(yùn)行的時(shí)候首先加載實(shí)例對(duì)象，然后通過實(shí)例對(duì)象找到VMT，通過VMT再找到對(duì)應(yīng)的方法地址，再執(zhí)行代碼。所以比 Classic Call 更慢。

Java 中除了 static 方法，private 方法以及構(gòu)造器是 Classic Call 之外，基本都是 Virtual Call。

為了優(yōu)化，JVM 運(yùn)行時(shí)，JVM使用混合模式來從字節(jié)碼轉(zhuǎn)換成機(jī)器可以運(yùn)行的機(jī)器碼，混合模式包括解釋器和JIT：

解釋器工作機(jī)制：

在編譯時(shí)，主要是將java源代碼文件編譯為java統(tǒng)一的字節(jié)碼，但是編譯成的字節(jié)碼并不能直接運(yùn)行，而是通過JVM讀取運(yùn)行。JVM中的解釋器就是將.class文件一行一行翻譯之后再運(yùn)行，翻譯就是轉(zhuǎn)換成當(dāng)前機(jī)器可以運(yùn)行的機(jī)器碼，它不會(huì)一次性把整個(gè)文件都翻譯過來，而是翻譯一句，執(zhí)行一句，再翻譯，再執(zhí)行，所以解釋器的程序運(yùn)行起來會(huì)比較慢，每次都要解釋之后再執(zhí)行。所以，有些時(shí)候，我們想是否可以把解釋之后的內(nèi)容緩存起來，這樣不就可以直接運(yùn)行了？但是，如果每段代碼都要緩存起來，例如僅僅執(zhí)行一次的代碼也緩存起來，這樣太浪費(fèi)內(nèi)存了。所以，引入一個(gè)新的運(yùn)行時(shí)編譯器，JIT來解決這些問題，加速熱點(diǎn)代碼的執(zhí)行。

JIT運(yùn)行時(shí)編譯器工作機(jī)制：

JIT針對(duì)熱點(diǎn)代碼，進(jìn)行編譯與深度優(yōu)化，優(yōu)化后的機(jī)器碼會(huì)被緩存起來，存入CodeCache(代碼高速緩存)中。對(duì)于非熱點(diǎn)代碼，例如只運(yùn)行一次的代碼（類構(gòu)造器等等），直接解釋執(zhí)行，更加快速。JIT不僅花更多時(shí)間去編譯優(yōu)化，而且還多耗費(fèi)了很多內(nèi)存。字節(jié)碼轉(zhuǎn)換為可執(zhí)行的機(jī)器碼，大小會(huì)大很多很多倍。這也是為啥，解釋器每次都要翻譯并且執(zhí)行，JIT只針對(duì)熱點(diǎn)代碼進(jìn)行編譯優(yōu)化的原因。JIT編譯器執(zhí)行的一些常見優(yōu)化操作包括數(shù)據(jù)分析，從堆棧操作到寄存器操作的轉(zhuǎn)換，通過寄存器分配減少內(nèi)存訪問，消除常見子表達(dá)式等。JIT編譯器進(jìn)行的優(yōu)化程度越高，在執(zhí)行階段花費(fèi)的時(shí)間越多。因此，JIT編譯器無法承擔(dān)所有靜態(tài)編譯器所做的優(yōu)化，這不僅是因?yàn)樵黾恿藞?zhí)行時(shí)間的開銷，而且還因?yàn)樗粚?duì)程序進(jìn)行了限制。這也就解釋了為什么有些JVM會(huì)選擇不總是做JIT編譯，而是選擇用解釋器+JIT編譯器的混合執(zhí)行引擎。

JIT其中一項(xiàng)很重要的優(yōu)化就是內(nèi)聯(lián): 內(nèi)聯(lián)是將較小方法的樹合并或“內(nèi)聯(lián)”到其調(diào)用者的樹中的過程。這樣可以加速頻繁執(zhí)行的方法調(diào)用。不同分層優(yōu)化階段，使用的算法不同。主要包括：

Trivial方法內(nèi)聯(lián)
調(diào)用圖內(nèi)聯(lián)
尾部遞歸消除
虛擬調(diào)用優(yōu)化

這樣省略了 calling method。但是，如果將所有方法都內(nèi)聯(lián)的話，編譯出來的機(jī)器碼會(huì)很大很大，內(nèi)存占用會(huì)急劇增高，效率低下。所以，需要 JIT 把握好這個(gè)優(yōu)化的度

總結(jié)起來就是：JIT 是即時(shí)優(yōu)化并編譯代碼，優(yōu)化代碼包括內(nèi)聯(lián)，編譯后的代碼保存在內(nèi)存中，也就是代碼高速緩存，編譯后的代碼是很大的，所以不能所有代碼都編譯，需要是熱點(diǎn)代碼。并且，內(nèi)聯(lián)也會(huì)將這個(gè)方法變得更大。代碼高速緩存也是需要清理的，代碼高速緩存占用過高，也會(huì)增加清理概率，因?yàn)槟憧赡軒讉€(gè)方法都是高頻執(zhí)行，但是編譯之后占用過大導(dǎo)致超過代碼高速緩存限制，那么會(huì)發(fā)生代碼高速緩存清理，就是代碼緩存中的編譯代碼一直在換。清理代碼高速緩存，會(huì)讓所有線程進(jìn)入 Safepoint，然后才能清理，也就是 stop the world。內(nèi)聯(lián)過多，方法變大，這種清理頻率也會(huì)變大。

以上就是Java為何需要平衡方法調(diào)用與內(nèi)聯(lián)的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Java 平衡方法調(diào)用與內(nèi)聯(lián)的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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