執行過程+執行效率

摘要： 將class檔案載入到JVM中，載入後的Java類會被存放在 方法區 ，實際執行時，虛擬機器會執行方法區內的程式碼 JVM同樣會將記憶體劃分出 堆 和 棧 來儲存執行時資料，棧會細分 本地方法棧 和 Java方法棧 PC暫存器：用於記錄 各個執行緒的執行...

1. 將class檔案載入到JVM中，載入後的Java類會被存放在 方法區 ，實際執行時，虛擬機器會執行方法區內的程式碼
2. JVM同樣會將記憶體劃分出 堆 和 棧 來儲存執行時資料，棧會細分 本地方法棧 和 Java方法棧
3. PC暫存器：用於記錄 各個執行緒的執行位置
4. 在執行過程中，每當呼叫進入一個 Java方法 ，JVM會在 當前執行緒的Java方法棧 中生成一個 棧幀
   • 棧幀用於存放 區域性變量表 和 運算元
   • 棧幀的大小是 提前計算 好的，並且JVM 不要求 棧幀在記憶體空間裡 連續分佈
5. 當退出當前執行的方法時，不管是 正常返回 還是 異常返回 ，JVM都會 彈出並捨棄當前執行緒的當前棧幀

硬體視角

1. Java位元組碼無法直接執行，需要JVM將位元組碼翻譯成機器碼，有兩種形式： 解析執行 + 即時編譯
   • 解釋執行：逐條將位元組碼翻譯成機器碼並執行， 無需等待編譯
   • 即時編譯（JIT）：將 一個方法中包含的所有位元組碼 編譯成機器碼後再執行， 實際執行速度更快
2. HotSpot預設採用 混合模式 ， 先解析執行 位元組碼，然後將其反覆執行的熱點程式碼， 以方法為單位 進行 即時編譯
   • 即時編譯建立在 2-8定律 的假設之上
   • 對於佔據大部分的不常用程式碼，無需耗費時間將其編譯成機器碼，而是採用解釋執行的方式
   • 對於僅佔小部分的熱點程式碼，我們可以將其編譯成機器碼，以達到理想的執行速度

JVM的執行效率

1. 理論上講，即時編譯後的Java程式的執行效率，是有可能超過C++程式的，這是因為與靜態編譯相比，即時編譯擁有程式的 執行時資訊 ，並且能夠根據這個資訊作出 相應的優化
2. 為了滿足不同使用者場景的需要，HotSpot內建了多個即時編譯器： C1 、 C2 和 Graal （Java 10引入，實驗性）
   • 引入多個即時編譯器，是為了在 編譯時間 和 生成程式碼的執行效率 之間進行取捨
   • C1又叫做 Client編譯器 ，面向對 啟動效能 有要求的GUI程式，採用的優化手段相對簡單，因此編譯時間較短
   • C2又叫做 Server編譯器 ，面向對是對 峰值效能 有要求的服務端程式，採用的優化手段相對複雜，因此編譯時間較長，但生成程式碼執行效率較高
3. 從Java 7開始，HotSpot預設採用 分層編譯 的方式， 熱點方法首先會被C1編譯，而後熱點方法中的熱點會進一步被C2編譯
4. 為了不干擾應用的正常執行，HotSpot的即時編譯是放在 額外的編譯執行緒 中進行的，HotSpot會根據CPU的數量設定編譯執行緒的數目，預設按 1:2 的比例配置給C1和C2編譯器
5. 在計算資源充足的情況下，位元組碼的 解釋執行和即時編譯可同時進行 。解析完成後的機器碼會在 下一次呼叫 該方法時啟用，以替換原本的解釋執行