面向JIT编程-方法内联

左手的ㄟ右手 2022-05-30 08:54 189阅读 0赞

# 一、什么是JIT #

JIT的全称是Just in time compilation，中文称之为即时编译，能够加速 Java 程序的执行速度。JIT是JVM最强大的武器之一，在运行时可以让java从屌丝到高富帅的飞跃，强大到在google上搜索为什么java比c++快居然会有200W的结果。

**JIT 编译过程**

![JIT编译过程][JIT]

通常JIT的有以下几种手段来优化JVM的性能：

*  1、针对特定CPU型号的编译优化，JVM会利用不同CPU支持的SIMD指令集来编译热点代码，提升性能。像intel支持的SSE2指令集在特定情况下可以提升近40倍的性能。
 *  2、减少查表次数。比如调用Object.equals()方法，如果运行时发现一直是String对象的equals，编译后的代码可以直接调用String.equals方法，跳过查找该调用哪个方法的步骤。
 *  3、逃逸分析。JAVA变量默认是分配在主存的堆上，但是如果方法中的变量未逃出使用的生命周期，不会被外部方法或者线程引用，可以考虑在栈上分配内存，减少GC压力。另外逃逸分析可以实现锁优化等提升性能方法。
 *  4、寄存器分配，部分变量可以分配在寄存器中，相对于主存读取，更大的提升读取性能。
 *  5、针对热点代码编译好的机器码进行缓存。代码缓存具有固定的大小，并且一旦它被填满，JVM 则不能再编译更多的代码。
 *  6、**方法内联**，也是JIT实现的非常有用的优化能力，同时是开发者能够简单参与JIT性能调优的地方。

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# 二、方法内联 #

## 2.1 函数（方法）调用过程 ##

要搞清楚为什么方法内联有用，首先要知道当一个函数被调用的时候发生了什么

*  1、首先会有个执行栈，存储目前所有活跃的方法，以及它们的本地变量和参数
 *  2、当一个新的方法被调用了，一个新的栈帧会被加到栈顶，分配的本地变量和参数会存储在这个栈帧
 *  3、跳到目标方法代码执行
 *  4、方法返回的时候，本地方法和参数会被销毁，栈顶被移除
 *  5、返回原来地址执行

> 这就是通常说的函数调用的压栈和出栈过程，因此，函数调用需要有一定的时间开销和空间开销，当一个方法体不大，但又频繁被调用时，这个时间和空间开销会相对变得很大，变得非常不划算，同时降低了程序的性能。根据二八原则，80%的性能消耗其实是发生在20%的代码上，对热点代码的针对性优化可以提升整体系统的性能。

## 2.2 方法内联的原理 ##

方法内联就是把被调用方函数代码”复制”到调用方函数中，来减少因函数调用开销的技术。

我们写一个简单的两数相加程序，被内联前的代码：

private int add4(int x1, int x2, int x3, int x4) {  
            return add2(x1, x2) + add2(x3, x4);  
        }  
    
        private int add2(int x1, int x2) {  
            return x1 + x2;  
        }

运行一段时间后JVM会把add2方法去掉，并把你的代码翻译成：

private int add4(int x1, int x2, int x3, int x4) {  
            return x1 + x2 + x3 + x4;  
        }

## 2.3方法内联的条件 ##

JVM会自动的识别热点方法，并对它们使用方法内联优化。那么一段代码需要执行多少次才会触发JIT优化呢？通常这个值由-XX:CompileThreshold参数进行设置：

*  1、使用client编译器时，默认为1500；
 *  2、使用server编译器时，默认为10000；

但是一个方法就算被JVM标注成为热点方法，JVM仍然不一定会对它做方法内联优化。其中有个比较常见的原因就是这个方法体太大了，分为两种情况。

*  如果方法是经常执行的，默认情况下，方法大小小于325字节的都会进行内联（可以通过`-XX:MaxFreqInlineSize=N`来设置这个大小）
 *  如果方法不是经常执行的，默认情况下，方法大小小于35字节才会进行内联（可以通过`-XX:MaxInlineSize=N`来设置这个大小）

> 我们可以通过增加这个大小，以便更多的方法可以进行内联；但是除非能够显著提升性能，否则不推荐修改这个参数。因为更大的方法体会导致代码内存占用更多，更少的热点方法会被缓存，最终的效果不一定好。

如果想要知道方法被内联的情况，可以使用下面的JVM参数来配置

-XX:+PrintCompilation //在控制台打印编译过程信息 -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions //解锁对JVM进行诊断的选项参数。默认是关闭的，开启后支持一些特定参数对JVM进行诊断 -XX:+PrintInlining //将内联方法打印出来

**方法内联的其他隐含条件**

>  *  虽然JIT号称可以针对代码全局的运行情况而优化，但是JIT对一个方法内联之后，还是可能因为方法被继承，导致需要类型检查而没有达到性能的效果
>  *  想要对热点的方法使用上内联的优化方法，最好尽量使用`final、private、static`这些修饰符修饰方法，避免方法因为继承，导致需要额外的类型检查，而出现效果不好情况。

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# 三、一个在Netty库上使用内联优化的例子 #

参照原文：[java程序员，不懂JIT，你写的代码慢死了  
][java_JIT_]

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# 结论: #

**针对热点方法想要实现JIT内联优化的建议**

*  更小的方法体，JVM总是偏好更小的方法
 *  尽量使用final、private、static修饰符
 *  使用+PrintInlining参数校验效果

本文转载自：[java程序员，不懂JIT，你写的代码慢死了  
][java_JIT_]

[JIT]: /images/20220530/2b0fcceec45b456bb42a47a17999c599.png
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