JVM 运行 Java 字节码

从 JVM 来看，执行 Java 程序需要将编译后的 class 文件加载到虚拟机中，加载完成后，Java 类会被放到方法区中，运行时，JVM 就会执行方法区中的代码。

JVM 在内存中划分出堆和栈来保存运行时产生的数据，JVM 在划分栈时，会细分为面向 JAVA 的方法栈和面向本地的本地方法栈（用 C++ 写的 native 方法）。

JVM-内存划分

当调用一个方法时，JVM 会在 Java 方法栈中生成一个栈帧用于存放方法的运行时数据，而且栈帧的大小是提前计算好的，JVM 并不要求栈帧在内存地址是连续的。

HotSpot

JVM 中的 HotSpot 将字节码翻译成机器码有两种方法：

  1. 解释执行：逐条翻译字节码，逐条执行，无需等待编译，直接执行；
  2. 即时编译（Just-In-Time compilation，就是常说的 JIT）：将一个方法中的字节码全部翻译完成后执行，需要等待编译，但实际运行速度更快；

JVM-解释执行-即时编译

HotSpot 结合了两种方法，先执行字节码，对于反复调用的热点代码，以方法为单位进行即时编译。即时编译可以得到代码在运行时的信息，且可以根据这个信息做出相应的优化，在一定程度上是有可能超过 C++ 的速度的。

HotSpot 内置了多个即时编译器：

  • C1：也叫 Client 编译器，面向的是对启动性能有要求的 GUI 程序，优化手段简单，编译时间短；
  • C2：也叫 Server 编译器，面向的是峰值性能有较高要求的服务器端程序，优化手段复杂，编译时间长，但生成的字节码执行效率高；

Java7 后 HotSpot 采用混合编译，先使用 C1 对热点方法进行编译，对于后热点方法会进一步被 C2 编译。

即时编译为了不影响应用的正常运行，是放在额外的编译线程中运行的（CPU数量 * 线程数 = 可利用资源，极限情况下：可利用资源 - 1 = 编译线程），按照 1:2 分配给 C1 和 C2。资源充足的情况下，解释执行和即时编译同步进行，编译完成后，在下一次调用相同的方法时，会用即时编译的结果替换解释执行。

收集到的问题

  1. 为什么不把java代码全部编译成机器码？很多服务端应用发布频率不会太频繁，但是对运行时的性能和吞吐量要求较高。如果发布或启动时多花点时间编译，能够带来运行时的持久性能收益，不是很合适么？

    答：因为对于发布不频繁的应用，使用线下编译和即时编译差别并不大，在经过一段时间后，也会对所有代码编译完成，而且即时编译会收集运行过程中的信息，对于优化有一定的帮助，换句话说，即时编译后能达到的峰值性能更高