[toc] # 簡介 內建方法是什麼呢？它和inline method有什麼關係呢？內建方法是怎麼實現的呢？所有的問題都可以在本文找到答案。 # 什麼是Intrinsic Methods 什麼是內建方法呢？ 維基百科給出的定義是這樣的： 在計算機軟體中，按照編譯器理論，固有方法（或內建方法）是可在給定程式語言中使用的方法，該程式語言的實現由編譯器專門處理。通常，它可以將自動生成的指令序列替換為原始方法呼叫，類似於內聯方法。與內聯方法不同，編譯器對內建方法有深入的瞭解，因此可以針對給定情況更好地整合和優化它。 實現內建方法的編譯器通常僅在程式請求優化時才啟用它們，否則會退回到語言執行時環境提供的預設實現。 所以總結一下，內建方法就是編譯器內建的方法實現。 # 內建方法的特點 內建方法有什麼特點呢？我們在這裡總結一下。 ## 多樣性 因為內建方法是在編譯器內部實現的，所以不同的虛擬機器，其內建方法是不一樣的。 我們不能直接說哪個方法是內建方法，因為不同的JVM是不同的。 ## 相容性 內建方法是在需要的時候才會使用的，如果在不需要的時候則會回退到普通的方法實現，也就是java程式碼的實現。 所以在java原始碼級別來看，內建方法和非內建方法是一樣的。他們的區別在於JVM的實現。 ## java語義的擴充套件 有些方法用普通的java程式碼是無法實現的。比如sun.misc.Unsafe.compareAndSwapInt()。 我們只能使用JNI或者內建方法來對其實現。所以內建方法可以實現對java語義的擴充套件。 一般來說，JDK和核心庫中，能使用內建方法優化都已經優化了。所以我們在平時的程式碼呼叫中，一定要儘可能的使用JDK的公共API和核心庫，這樣才能充分利用內建方法的特性，從而提升程式效率。 # Hotspot VM中的內建方法 那麼對於Hotspot VM來說，內建的方法有哪些呢？ Hotspot VM中所有的內建方法都在src/share/vm/classfile/vmSymbols.hpp類中：  上圖我只截取了部分標記為intrinsic方法的類的說明。 可以看到java.lang.Math中大部分的方法都是intrinsic的方法。 怎麼檢視我們程式碼中呼叫的方法是不是intrinsic方法呢？ 很簡單，在java命令之前加上這些引數即可： ~~~java -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions -XX:+PrintCompilation -XX:+PrintInlining ~~~ 舉個最常用的檢視java版本的例子： ~~~java java -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions -XX:+PrintCompilation -XX:+PrintInlining version ~~~ 看下輸出結果：  從結果可以很清楚的看到，java.lang.System.arraycopy方法是內建方法。 另外我們可以通過更加底層的組合語言來檢視，再新增 ~~~ -XX:+PrintAssembly ~~~ 我們看下輸出結果：  invokestatic意味著該方法就是intrinsified方法。 # intrinsic方法和內聯方法 內聯方法就是把呼叫方函式程式碼"複製"到呼叫方函式中，減少因函式呼叫開銷的技術。 intrinsic方法大部分都是內聯方法。 # intrinsic方法的實現 前面我們提到了內建方法是在編譯器實現的。 在Hotspot VM中其實有3中編譯器。 第一種就是javac將java原始碼編譯成為位元組碼。 在這一層，只有一些math方法和bootstrapping的MethodHandle是在這一層實現的。 第二種就是在JIT的Client Compiler (C1)。 第三種就是在JIT的Server Compiler (C2)。 舉一個例子，我們看一下java.lang.System.currentTimeMillis()方法： ~~~java @HotSpotIntrinsicCandidate public static native long currentTimeMillis(); ~~~ JDK原始碼使用了HotSpotIntrinsicCandidate註解。這個註解只是表示該方法可能會被用於Intrinsic，而並不意味著一定使用Intrinsic。 這個方法在Interpreter級別是沒有intrinsified。因為這是一個native方法，所以會通過JNI呼叫底層的C++實現。 而在C1和C2級別，會使用intrinsified, 直接呼叫os::javaTimeMillis()。 好處就是減少了JNI的使用，提升效率。 好了問題來了，我們可以自己實現intrinsified方法嗎？ 答案是可以，不過需要修改底層的JVM實現。 這裡有兩個具體的例子，感興趣的大家可以自行研究。 C1級別修改（First cut: C1 Class.isInstance intrinsic）： ~~~java https://gist.github.com/rednaxelafx/2830194 ~~~ C2級別修改（Example (XS) of adding an intrinsic method to HotSpot C2. Patch against HS20-b12）： ~~~java https://gist.github.com/rednaxelafx/1986224 ~~~ # Graal 因為Hotspot VM是用C++編寫的，如果要新增Intrinsic方法，對於那些不熟悉C++的朋友來說就太難了。 沒關係，Oracle開發了一個專案叫做Graal。 Graal是一個用java編寫的新款JIT編譯器。 Graal是基於Java的JIT編譯器，是JDK 9中引入的實驗性Ahead-of-Time（AOT）編譯器的基礎。 開啟Graal的引數： ~~~java -XX:+UnlockExperimentalVMOptions -XX:+UseJVMCICompiler ~~~ 通過Graal，我們可以用java來實現Intrinsic方法，想想就讓人興奮。 # 總結 Intrinsic方法是一個非常有用的特性，希望大家能夠喜歡。 > 本文作者：flydean程式那些事 > > 本文連結：[http://www.flydean.com/jvm-intrinsic-method/](http://www.flydean.com/jvm-intrinsic-method/) > > 本文來源：flydean的部落格 > > 歡迎關注我的公眾號:程式那些事，更多精彩等著您！