运行过程+运行效率

运行过程+运行效率
运行过程+运行效率
  1. 将class文档加载到JVM中,加载后的Java类会被存放在 方法区 ,实际运行时,虚拟机会执行方法区内的代码
  2. JVM同样会将内存划分出 来存储运行时数据,栈会细分 本地方法栈Java方法栈
  3. PC寄存器:用于记录 各个线程的执行位置
  4. 在运行过程中,每当调用进入一个 Java方法 ,JVM会在 当前线程的Java方法栈 中生成一个 栈帧
    • 栈帧用于存放 局部变量表操作数
    • 栈帧的大小是 提前计算 好的,并且JVM 不要求 栈帧在内存空间里 连续分布
  5. 当退出当前执行的方法时,不管是 正常返回 还是 异常返回 ,JVM都会 弹出并舍弃当前线程的当前栈帧

硬件视角

运行过程+运行效率
运行过程+运行效率
  1. Java字节码无法直接执行,需要JVM将字节码翻译成机器码,有两种形式: 解析执行 + 即时编译
    • 解释执行:逐条将字节码翻译成机器码并执行, 无需等待编译
    • 即时编译(JIT):将 一个方法中包含的所有字节码 编译成机器码后再执行, 实际运行速度更快
  2. HotSpot默认采用 混合模式先解析执行 字节码,然后将其反复执行的热点代码, 以方法为单位 进行 即时编译
    • 即时编译创建在 2-8定律 的假设之上
    • 对于占据大部分的不常用代码,无需耗费时间将其编译成机器码,而是采用解释执行的方式
    • 对于仅占小部分的热点代码,我们可以将其编译成机器码,以达到理想的运行速度

JVM的运行效率

  1. 理论上讲,即时编译后的Java进程的执行效率,是有可能超过C++进程的,这是因为与静态编译相比,即时编译拥有进程的 运行时信息 ,并且能够根据这个信息作出 相应的优化
  2. 为了满足不同用户场景的需要,HotSpot内置了多个即时编译器: C1C2Graal (Java 10引入,实验性)
    • 引入多个即时编译器,是为了在 编译时间生成代码的执行效率 之间进行取舍
    • C1又叫做 Client编译器 ,面向对 启动性能 有要求的GUI进程,采用的优化手段相对简单,因此编译时间较短
    • C2又叫做 Server编译器 ,面向对是对 峰值性能 有要求的服务端进程,采用的优化手段相对复杂,因此编译时间较长,但生成代码执行效率较高
  3. 从Java 7开始,HotSpot默认采用 分层编译 的方式, 热点方法首先会被C1编译,而后热点方法中的热点会进一步被C2编译
  4. 为了不干扰应用的正常运行,HotSpot的即时编译是放在 额外的编译线程 中进行的,HotSpot会根据CPU的数量设置编译线程的数目,默认按 1:2 的比例配置给C1和C2编译器
  5. 在计算资源充足的情况下,字节码的 解释执行和即时编译可同时进行 。解析完成后的机器码会在 下一次调用 该方法时启用,以替换原本的解释执行