javac生成字节码，字节码可以解释执行，也可以进一步通过JIT编译执行，JIT把字节码变为机器码。

JVM采用解释器interpreter与JIT编译器compiler并存的架构：二者相互配合；当程序需要迅速启动和执行的时候，解释器首先发挥作用，省去编译的时间，立即执行。程序运行后，编译器逐渐把高频调用代码（热点代码）用JIT编译为本地代码（平台相关机器码），并进行优化，以获取更高的执行效率。JIT可以采用激进的优化方式，如果不成立可以回退到解释器执行。

HotSpot内置了两个JIT编译器：Client/Server Compiler；默认采用解释器和其中一个编译器直接配合的方式，虚拟机根据版本和宿主机器的硬件性能自动选择运行模式，进而根据运行模式决定使用哪个编译器。用户也可以用-client/server参数强制设定虚拟机的运行模式。另外，可以通过参数指定混合/解释/编译模式。-Xint：强制虚拟机运行于解释模式；-Xcomp：强制虚拟机运行于编译模式

一、JIT分层编译

client/server编译器同时工作，C1/client编译获取更高的编译速度，C2/server获取更好的编译质量。解决的问题：JIT编译为本地代码进行优化都需要占用运行时时间，程序启动响应时间和运行效率需要平衡

第0层：解释执行，解释器不开启性能监控，可触发第1层；第1层：C1编译，将字节码编译为本地代码，简单可靠优化，可加入性能监控逻辑；第2层：C2编译，启动耗时长的优化，根据性能监控信息进行激进优化。

二、JIT编译对象与触发条件 - 热点代码

热点代码包含多次调用的方法和多次执行的循环体OSR（栈上替换），方法帧还在栈上就被替换了。

热点探测用于判断代码是不是热点代码。

1. 基于采样的热点探测：虚拟机周期性的检查各个线程的栈顶，如果发现某个方法经常出现在栈顶，那就是热点方法。

2. 基于计数器的热点探测：为每个方法建立计数器，当调用次数超过阈值就认为是热点代码；HotSpot为每个方法设备两类计数器：

1）方法调用计数器：client模式默认阈值1500；server模式10000；可通过CompileThreshold参数配置。方法被调用时，先检查该方法有没有JIT编译过的版本，有则执行本地代码；没有则将方法的调用计数器加1，判断阈值，超过阈值则向JIT提交编译请求。执行引擎不会同步等待编译请求完成，而是继续进入解释器解释执行；JIT编译完成后，方法的调用入口地址自动改写成新的。BackgroundCompilation用于配置禁止后台编译，执行线程提交编译请求后保持等待。

热度衰减：采用半衰周期内调用次数，而非绝对次数；超过半衰周期后调用次数仍未达到阈值，调用计数器减半。UseCounterDecay配置关闭热度衰减，让计数器统计绝对值；CounterHalfLifeTime配置半衰周期；

2）回边计数器：统计方法中循环体的执行次数；回边表示字节码中遇到的控制流向后跳转的指令。阈值：根据方法调用计数器阈值/OSR比率/解释器监控比率(server模式)计算得出；统计绝对次数。OnStackReplacePercentage配置OSR比率；InterpreterProfilePercentage配置解释器监控比率

三、JIT编译过程

1. Client编译

简单快速的三段式编译器，关注点在局部优化，放弃耗时长的全局优化。

1. 平台独立的前端把字节码构造为高级中间代码HIR，基础优化如方法内联/常量传播；

2. 平台相关的后端把HIR转化为低级中间代码LIR，优化如空值检查消除/范围检查消除；

3. 平台相关的后端把LIR转化为机器代码，使用线性扫描算法分配寄存器，窥孔优化；

2. Server编译

高级优化如无用代码消除，循环展开，循环表达式外提，消除公共子表达式，常量传播，基本块重排序，范围检查消除，空值检查消除。根据解释器/client编译器提供的性能监控信息，进行激进优化，如守护内联，分支频率预测。

四、编译优化技术

程序员的共识：编译执行比解释执行快，因为虚拟机几乎所有优化都在JIT的设计中。

1）方法内联：重要性高于其他优化措施，通常放在优化序列靠前的位置；内联可以去掉方法调用的成本（如建立帧），同时方法内联膨胀便于在更大范围上采取后续优化手段。难点在于java方法大多是虚方法，运行时才知道方法接受者，属于激进优化；内联缓存：在未发生方法调用前，内联缓存为空，第一次调用后，记录方法接受者的版本信息，如果后续方法接受者一致，那就使用该内联。

2）冗余访问消除：y=b.value; z=b.value，替换为z=y；

3）复写传播：y=b.value; z=b.value；z变量没有存在的必要，可以用y变量替换

4）公共子表达式消除：如果一个表达式E已经计算过了，并且所有变量值没有变化，那么E就是公共表达式，直接用之前的计算结果替换E。根据应用范围分为局部/全局。

5）数组边界检查消除：java数组访问array[i]有自动的上下界限访问检查，这种检查降低了编码出错的概率，但也有开销，优化方式比如在循环中进行数组访问，只要循环的终点最大值没有越界，那么前面数组节点的访问可以不做检查。

6）逃逸分析：分析对象动态作用域，当对象在方法中被定义，他可能通过参数传递方式被其他方法引用，称为方法逃逸，甚至可能通过赋值给类变量而被其他线程引用，称为线程逃逸。如果能证明对象不会逃逸，那么可以进行高效优化。

7）栈上分配内存：对象放在栈帧而不是堆，对象内存随着出栈销毁，减轻GC压力

8）同步消除：如果对象不被线程共享则消除耗时的同步措施

9）标量替换：标量指无法再分解的数据，如java原始类型；与之相对的是聚合量，如java对象。标量替换指：把java对象拆散，根据程序访问情况，将用到的成员变量作为原始类型访问。可以省去创建对象的开销，把对象的成员变量存在栈上，而栈上的数据通常会被存储到寄存器。

五、Java编译器 vs c/c++编译器

总体而言，java用运行效率的劣势换取开发效率的优势。JIT占用运行时时间，限制了大规模优化技术的引入；Java类型检查提高安全性的同时，也是耗时的操作；Java中大量使用虚方法，导致内联难度加大；Java由虚拟机而不是程序员负责GC，效率上也有牺牲。

JIT编译器配置：

PrintCompilation：打印被即时编译的方法名称，带%的是OSR触发；

PrintInlining：输出方法内联信息

PrintAssembly：打印生成字节码的反汇编结果（汇编代码）

PrintOptoAssembly / PrintLIR：输出中间代码