JIT（即时编译）技术

介绍一下JIT优化技术？

想要把高级语言转变成计算机认识的机器语言有两种方式，分别是编译和解释，虽然Java转成机器语言的过程中有一个步骤是要编译成字节码，但是，这里的字节码并不能在机器上直接执行。

JVM中内置了解释器(interpreter)，在运行时对字节码进行解释翻译成机器码，然后再执行。

解释器的执行方式是一边翻译、一边执行，因此执行效率较低。为了解决这个低效率问题，HotSppot 引入了JIT 技术（Just-In-Time，即时编译）。此时：

JVM仍然是通过解释器进行解释执行；
但是当JVM发现某个方法或代码块运行时执行的很频繁，就会认为是"热点代码（Hot Spot Code）"。然后JIT 会把部分热点代码翻译为机器码并进行优化，同时会把翻译后的机器码缓存起来，以备下次使用。

介绍一下 JIT 的两种编译器？

HotSppot 虚拟机中内置了两个 JIT编译器：Client Compiler 和 Server Compiler。

客户端编译器（Client Compiler）：也被称为 C1 编译器。C1 编译器会对代码进行简单的优化，并专注于提高编译速度。
服务端编译器（Server Compiler）：也被称为 C2 编译器。它是为了长时间运行的服务器端应用程序而设计的，因此在启动时可能会比 C1 编译器慢。C2 编译器会进行更复杂的优化，如全局优化、内联等，以获得更高的运行效率。

HotSpot 虚拟机提供了哪三种运行模式？

HotSpot 虚拟机提供了三种运行模式，这些模式主要影响即时编译器（JIT）的行为与性能：

解释模式（Interpreted Mode） ：即所有代码都解释执行，而不经过 JIT 编译。使用 -Xint 参数可以打开这个模式。

优点：启动快速，没有编译延迟；缺点：运行效率相对较低；
编译模式（Compiled Mode）：Java 字节码会由 JIT 编译器编译成本地机器码后执行。这通常包括 C1 和 C2 编译器，它们分别负责客户端编译和服务端编译。

优点：比解释模式运行效率高；缺点：启动时间较长，因为需要时间来编译代码。
混合模式（Mixed Mode）：HotSpot 虚拟机的默认模式。在混合模式下，Java 虚拟机会同时使用解释器和编译器。刚开始运行时，字节码由解释器执行，随着程序的运行，热点代码（即执行频率较高的代码）会被 JIT 编译器编译成本地机器码。

优点：结合了++解释模式的快速启动++ 和++编译模式的高效运行++。

-Xint：强制虚拟机运行于解释模式。
-Xcomp：强制虚拟机运行于编译模式。
不指定或使用 -Xmixed：默认使用混合模式。

可以通过java -version命令查看运行模式：（下图是混合模式）

什么是热点检测？

JIT (即时编译) 中讲到【当JVM发现某个方法或代码块运行时执行的很频繁，就会认为是"热点代码（Hot Spot Code）"】。目前，主要识别热点代码的方式是 热点检测（Hot Spot Detection）。

基于采样的方式探测（Sample Based Hot Spot Detection)：周期性检测各个线程的栈顶，发现某个方法经常出现在栈顶，就认为是热点方法。

好处就是简单；缺点就是无法精确确认一个方法的热度。容易受线程阻塞或别的原因干扰热点探测。
基于计数器的热点探测(Counter Based Hot Spot Detection)：虚拟机会为每个方法、代码块建立计数器，统计方法的执行次数，某个方法超过阀值就认为是热点方法，触发JIT编译。

++在HotSpot虚拟机中使用的是第二种，基于计数器的热点探测++。因此它为每个方法准备了两个计数器：

方法调用计数器：记录方法被调用的次数；
回边计数器 ：记录方法中的for或者while运行的次数；

编译优化

JIT除了之前提到的可以将字节码翻译为机器码缓存起来。还会对代码做各种优化，比如：逃逸分析、锁消除、锁膨胀、方法内联、空值检查消除、类型检测消除、公共子表达式消除。

讲讲逃逸分析？

答：逃逸分析是 HotSpot虚拟机的 server 编译器中 JIT 优化的一个重要步骤。对象基于逃逸分析有三种状态：全局逃逸（Global Escape）、参数逃逸（Arg Escape）、无逃逸（No Escape）。不同的逃逸状态会影响 JIT (即时编译) 的优化策略。

全局逃逸（Global Escape） ：对象超出了方法或线程的范围，比如被存储在静态字段 、或作为方法的返回值。
参数逃逸（Arg Escape）：对象被作为参数传递、或被参数引用，但在方法调用期间不会全局逃逸。
无逃逸（No Escape）：对象可以被标量替换，意味着它的内存分配可以从生成的代码中移除。

补充：

全局逃逸：新创建的staticobject就是全局逃逸。第二个函数中的 sb也全局逃逸，因为它作为方法的返回值了。

java 复制代码

public class GlobalEscapeExample {
    private static object staticobject;
    
    public void globalEscape() {
        staticobject = new object();  //这个对象赋值给静态字段，因此它是全局逃逸的
    }
    
public static stringBuffer craetestringBuffer(String s1，string s2) {
    stringBuffer sb = new stringBuffer( );
    sb.append(s1);
    sb.append(s2);
    return sb;
}

参数逃逸：传递到methodB中的 param对象，发生了参数逃逸，因为他从methodA中逃逸到了methodB中。

java 复制代码

public class ArgEscapeExample {
    public void methodA() {
        object localobject = new object();
        methodB(localObject); // localObject作为参数传递，但不会从methodB中逃逸
    }
    
    public void methodB(object param) {
        //在这里使用param
    }

无逃逸：sb没有发生逃逸，因为这个对象本身并没有作为参数传递、也没有作为方法的返回值，也没有赋值给静态变量。

java 复制代码

public static stringBuffer craetestringBuffer(String s1，string s2) {
    stringBuffer sb = new stringBuffer( );
    sb.append(s1);
    sb.append(s2);
    return sb.toString();
}

逃逸状态对 JIT 优化策略的影响？

在java中，不同的逃逸状态会影响 JIT 的优化策略：

全局逃逸：由于对象可能被多个线程访问，全局逃逸的对象一般不适合进行栈上分配或其他内存优化。但是JIT 可能会进行其他类型优化（如方法内联或者循环优化）；
参数逃逸：对象虽然作为参数传递，但不会被方法外部的代码使用。因此JIT可以对这些对象进行优化（如：锁消除）；
无逃逸：这是最适合优化的情况。JIT可以采取多种优化措施，比如在站上分配内存、消除锁、标量替换；（这些优化可以显著提高性能，减少垃圾收集的压力）

下图是三种情况可以、不可以进行的优化手段：

逃逸分析技术并不成熟？

答：是的，关于逃逸分析相关的援救很早就有了（1999年），但知道 JDK1.6才使用。

根本原因是，无法保证逃逸分析的性能消耗高于它所带来的收益。因为逃逸分析自身也需要经过一系列复杂的分析，也是比较耗时的过程。

介绍什么是锁消除？

动态编译：是指 JIT（Just-In-Time）编译器在程序运行时对 Java 字节码进行的即时编译。

在动态编译同步块时，JIT编译器可以借助逃逸分析来判断同步块所使用的锁对象是否只能够被一个线程访问，而没有被发布到其他线程。

如果同步块所使用的锁对象通过分析被证实只能被一个线程访问，那么JIT编译器在编译这个同步块的时候就会取消这部分代码的同步。这个取消同步的过程就叫做同步省略，即锁消除。

例子：下面代码对hollis这个对象进行加锁，但是该对象的生命周期只在f()方法中，并不会被其他线程所访问。

java 复制代码

public void f() {
    object hollis = new object( );
    synchronized(hollis) {
    	system.out.println( hollis);
    }
}

所以，在JIT编译阶段会被优化掉，优化为：

java 复制代码

public void f() {
    object hollis = new object( );

    system.out.println( hollis);
}

标量替换 & 栈上分配？

标量替换

**标量（Scalar）**是指一个无法再分解为更小数据的数据。比如Java中的原始数据类型就是标量。相对的，那些还可以分解的数据叫做聚合量(Aggregate) ，Java中的对象就是聚合量，因为他可以分解成其他聚合量和标量。
标量替换 ：在JIT阶段，经过逃逸分析，发现一个对象不会被外界访问。那么JIT优化就会++将这个对象拆解成若干标量来替代++ ，这个过程就是标量替换。好处就是：不需要在堆内存上分配内存，节省堆内存空间。

标量替换的例子：

示例中，point对象没有逃逸出alloc方法，并且point对象是可以被分解为标量的。所以在JIT优化时，point对象不会被创建，而是直接使用两个标量int x, int y来替代point对象。

栈上分配

一般情况下，对象、数组元素在内存中会被分配到堆内存上 。但是随着JIT编译器的日渐发展，JIT编译器在运行期间进行逃逸分析，来决定是否可以将对象的内存分配从堆转化为栈。

hotspot的栈上分配 其实就是通过前面我们说过的标量替换实现的!

Java中的对象一定在堆上分配内存吗？

答：不一定。在HotSpot虚拟机中，存在JIT优化的机制，JIT优化中可能会进行逃逸分析 ，当经过逃逸分析发现某一个局部对象没有逃逸到线程和方法外的话，那么这个对象就可能不会在堆上分配内存，而是进行栈上分配（也就是会通过标量替换 ，将对象分解为标量，在栈上分配）。

方法内联

方法内联是指：将一个方法的代码直接插入到调用它的地方，从而避免了方法调用的开销。这种优化对于小型且频繁调用的方法特别有用。

即时编译器（JIT）用它（方法内联）来提高程序的运行效率。

示例：

上面例子中，被调用方法add()内部逻辑非常简单。因此在JIT优化期间，可能会将add方法直接内敛在调用处，避免了对add方法的实际调用。从而减少调用开销。

JIT优化可能带来的问题

一句话总结的可能带来的问题：就是JIT在优化之前，都是由解释器执行的代码，此时如果请求量大则会出现请求超时的问题。

JIT开始优化之前：JIT优化是在运行期进行的，并且也不是Java进程刚一启动就能优化的，是需要先执行一段时间的，因为他需要先知道哪些是热点代码。

所以，在IT优化开始之前，我们的所有请求，都是要经过解释执行的，这个过程就会相对慢一些。
而且，如果应用的请求量比较大的的话，这种问题就会更加明显，在应用启动过程中，会有大量的请求过来，这就会导致解释器持续的在努力工作。解释器一旦对CPU占用较高，就会导致应用的性能进一步下降。

这也是为什么很多应用在发布过程中，会出现刚重启的应用会发生大量的超时。

同时，随着请求不断增多，JIT优化会被触发。优化之后，后续的热点请求的执行就不再通过解释器了，而是直接通过JIT优化后的缓存机器码。这样就会快很多。

如何解决 JIT优化可能带来的问题？

现在已经知道JIT优化可能带来的问题：JIT在优化之前，都是由解释器执行的代码，此时如果请求量大则会出现请求超时的问题。

解决该问题有两种思路：

提升JIT的优化效率：比如可以使用阿里研发的JDK -- Dragonwell 。这个相比OpenJDK提供了一些专有特性，其中一项叫做JwarmUp的技术就是解决JIT优化效率的问题的。

这个技术主要是通过记录Java应用上一次运行时候的编译信息到文件中，在下次应用启动时，读取该文件，从而在流量进来之前，提前完成类的加载、初始化和方法编译，++从而跳过解释阶段，直接执行编译好的机器码++。
降低瞬时请求量：除了针对JDK做优化之外，还可以采用另外一种方式来解决这个问题，那就是做预热。在程序刚启动时，通过调节负载均衡，不要很快的把大流量分给它，而是先给其一小部分流量，通过这部分流量出发JIT优化。等优化好之后，再把流量调大。

对JDK进程执行kill -9有什么影响？

答：kill -9实际上是向该进程发送了SIGKILL信号，该命令会立刻终止进程，而不会给进程任何机会进行清理工作或执行任何终止前的代码。

因此会造成：

导致数据丢失或损坏 ：如果Java进程正在处理数据（如写入文件或数据库），kill -9可能会导致数据处理中断，从而造成数据丢失或损坏。
不会执行清理代码 ：Java程序中可能有一些清理资源的代码（如关闭文件、网络连接、释放锁等），这些代码通常会在JVM正常关闭时执行。使用kill -9会跳过这些清理步骤，可能导致资源泄漏或数据不一致。
不会执行 Shutdown Hook ：在Java中，你可以通过Runtime.addShutdownHook添加Shutdown Hook，这些Hook通常用于执行一些需要在JVM关闭时执行的操作。kill -9不会触发这些Hook的执行。

kill -9 与 kill -15 的区别

注意：kill 命令默认的信号就是15。

kill -15：会发送一个SIGTERM的信号给对应的程序。当应用程序接收到该信号时，具体如何处理，应用程序可以自己决定。可选择的有：

立即停止程序
释放响应资源后停止程序
忽略该信号，继续执行程序

也就是说，kill -15信号，只是通知对应的进行要进行"安全干净的退出"，程序进程接收到该信号之后，会先进性一些准备工作（如释放资源、临时文件清理），然后在进行程序的终止。

所以，相比于kill -15命令，kill -9在执行时，应用程序是没有时间进行"准备工作"的，所以这通常会带来一些副作用，数据丢失或者终端无法恢复到正常状态等。

JIT（即时编译）技术

介绍一下JIT优化技术？

介绍一下 JIT 的两种编译器？

HotSpot 虚拟机提供了哪三种运行模式？

什么是 热点检测？

编译优化

讲讲 逃逸分析？

逃逸状态 对 JIT 优化策略 的影响？

逃逸分析 技术并不成熟？

介绍什么是 锁消除？

标量替换 & 栈上分配？

标量替换

栈上分配

Java中的对象一定在堆上分配内存吗？

方法内联

JIT优化可能带来的问题

如何解决 JIT优化可能带来的问题？

对JDK进程执行kill -9有什么影响？

kill -9 与 kill -15 的区别

什么是热点检测？

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