Java代码编译方式和JVM三种执行模式 | JIT,javac

1、编译分类

1.1、前端编译

把Java源文件编译为Class文件的过程。常见的前端编译器：

Oracle Javac
Eclipse JDT中的增量式编译器(ECJ)

1.1.1、优点

辅助实现了Java新语法：泛型、内部类等；
编译成Class文件直接给JVM解释器执行，省去编译时间，加快启动速度。

1.1.2、缺点

几乎没有做任何措施优化代码的运行效率；
解释器执行效率低。

1.2、后端编译

在JVM运行时，通过内置的即时编译器(Just In Time Compiler-JIT)，把Class文件字节码编译为本地机器码。

常见的后端编译器：

HotSpot虚拟机的C1、C2编译器。

1.2.1、优点

运行时收集监控信息，把热点代码编译为本地机器码，并进行各种优化，例如：
- 运行数据分析，把堆栈操作转换为寄存器操作；
- 消除子表达式等
大大提升了执行效率。

当使用JIT编译器是，与解释执行相比，本地机器码很容易由硬件执行，将大大提高执行速度。

1.2.2、缺点

收集监控信息影响程序运行；
编译过程占用时间，使得启动速度变慢等；
编译过程占用内存；
使用较少的diam的程序无法从即时编译中收益。

1.3、静态提前编译

Ahead Of Time AOT编译

在运行期直接把Jaa源文件编译为本地机器码。

1.3.1、优点

编译不占用运行时间，加快启动速度；
编译本地机器码直接保存到磁盘，不占用内存。

1.3.2、缺点

Java语言动态性带来了额外复杂度，影响静态编译代码的质量；
此方式一般不如JIT编译的质量。

2、三种执行模式

JVM中有三种执行模式：解释执行、混合模式和编译执行，默认情况下处于混合模式。

如果想看虚拟机的执行模式，可以执行以下命令：

java -version
java version "1.8.0_71"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_71-b15)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.71-b15, mixed mode)

2.1、解释执行模式

该模式下表示全部代码均是解释执行，不做任何JIT编译，如果要开启这种模式，请使用-Xint参数：

java -Xint -version
java version "1.8.0_71"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_71-b15)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.71-b15, interpreted mode)

这种模式会降低运行速度，通常低10倍或者更多。

2.2、编译执行模式

该模式下不管是否热点代码，对所有的函数，都进行编译执行，如果要开启这种模式，请使用-Xcomp参数：

java -Xcomp -version
java version "1.8.0_71"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_71-b15)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.71-b15, compiled mode)

JVM在第一次使用时就会把所有的字节码编译为本地代码，从而优化执行速度，绕开缓慢的解释器。但是这种模式没有让JVM启用JIT编译器的全部功能。

2.3、混合模式

JVM默认的执行模式，部分函数会解释执行，部分会编译执行。如果函数调用频率高，被反复使用，就会认为是热点代码，该函数就会被编译执行。

References

【Java】实战Java虚拟机之五“开启JIT编译”

Java编译分类：前端编译和后端编译

JVM实用参数（一）JVM类型以及编译器模式