1Java代码怎么运行的

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为什么在虚拟机里运行？

  1. 高级语言语法复杂，抽象程度高，不能直接在硬件上运行（需转换成java字节码）。
    Java字节码指令的操作码（opcode）被固定为一个字节，所以取名java字节码
  2. 虚拟机带来了另一个好处：托管环境，可处理内存管理、垃圾回收，数组越界检查、动态类型、安全权限的动态检查，聚焦于业务代码处理。

Java虚拟机具体是怎样运行Java字节码的？

JVM内存模型

5部分

  • 方法区
    JVM加载class文件到方法区
  • 堆
  • 线程私有区域
    • 线程方法栈
    • 本地方法栈
    • PC寄存器（计数器） 存放线程执行位置（线程执行的字节码指令地址）

解释执行/编译执行

HotSpot为例，JVM需将方法去的字节码文件转换为机器码文件，两种方式

  1. 解释执行
    逐条将字节码翻译为机器码并执行
  2. 即时编译
    将方法中所有字节码编译成机器码后执行

解释执行快不需等待，即时编译实际运行速度快。HotSpot默认采用混合模式，结合两者有点，先解释执行字节码，后将热点代码以方法为代码即时编译。

Java虚拟机的运行效率究竟是怎么样的？

HotSpot JVM采用多技术提升启动性能及峰值性能，重要手段：即时编译。
20%代码占用80%计算资源，二八原则。80%不常用代码采用解释执行，20%热点代码即时编译。

HotSpot内置多个即时编译器：C1 、C2 、 Graal
在编译时间和生成代码的执行效率取舍

  • C1 Client编译器
    优化手段简，编译快，启动快，面向客户端程序
  • C2 Server编译器
    优化手段复杂，编译较慢，但生成代码执行效率高。面向对峰值性能有要求的服务器端程序。

JAVA7开始HosPot默认采用分次编译：热点代码首先C1编译，之后热点中的热点C2编译
HosPot即时编译在额外的编译线程中进行，为了不干扰应用正常运行。根据CPU数目设置线程数，按1:2配置C1、C2

计算资源充足的情况下，解释执行和编译执行同时进行，下次调用该方法时替换解释执行。
即时编译器因为有程序的运行时信息，优化效果更好，代码效率更高，程序峰值性更好

思考题

对于发布不频繁程序，运行时性能要求高，为什么不全部编译成机器码呢？

  1. AOT能够在线下将Java字节码编译成机器码，主要是用来解决启动性能不好的问题。
  2. 对于发布不频繁(也就是长时间运行吧？)的程序，选择线下编译和即时编译一样，因为至多一两个小时即时编译就完成了。
  3. 即时编译器有根据运行时信息优化，效果更好，峰值性能更好
  4. 线下编译和即时编译在峰值性能差不多的这个前提下，线下编译和即时编译就是两种选项，各有优缺点。JVM这样做，主要也是看重字节码的可移植性，而牺牲了启动性能。