Java编译原理

做为一个程序员，咱们常挂在嘴边的"编译"是指把各个语言写出来的文件转换成JVM可识别文件的一个过程，如将.java程序编译成java字节码文件，即 .class文件，其实对于一个计算机来讲，字节码文件并不能被识别，须要把字节码转换成机器指令，才是计算机层面的编译，这个过程是虚拟机作的。以上两个“编译”过程整合才是真正的编译原理，以下图：

根据完成的任务不一样，能够将编译器的组成部分划分为前端（Front End）与后端（Back End）。

前端编译主要指与源语言有关但与目标机无关的部分，包括词法分析、语法分析、语义分析与中间代码生成。
后端编译主要指与目标机有关的部分，包括代码优化和目标代码生成等。

咱们能够把将.java文件编译成.class的编译过程称之为前端编译。把将.class文件翻译成机器指令的编译过程称之为后端编译。

前端编译

咱们所熟知的javac的编译就是前端编译。除了这种之外，咱们使用的不少IDE，如eclipse，idea等，都内置了前端编译器。主要功能就是把.java代码转换成.class代码

后端编译

JVM 经过解释字节码将其翻译成对应的机器指令，逐条读入，逐条解释翻译。很显然，通过解释执行，其执行速度必然会比可执行的二进制字节码程序慢不少。这就是传统的JVM的解释器（Interpreter）的功能。为了解决这种效率问题，引入了 JIT 技术。

JAVA程序仍是经过解释器进行解释执行，当JVM发现某个方法或代码块运行特别频繁的时候，就会认为这是“热点代码”（Hot Spot Code)。而后JIT会把部分“热点代码”翻译成本地机器相关的机器码，并进行优化，而后再把翻译后的机器码缓存起来，以备下次使用。

HotSpot虚拟机中内置了两个JIT编译器：Client Complier和Server Complier，分别用在客户端和服务端，目前主流的HotSpot虚拟机中默认是采用解释器与其中一个编译器直接配合的方式工做。

当 JVM 执行代码时，它并不当即开始编译代码。首先，若是这段代码自己在未来只会被执行一次，那么从本质上看，编译就是在浪费精力。由于将代码翻译成 java 字节码相对于编译这段代码并执行代码来讲，要快不少。第二个缘由是最优化，当 JVM 执行某一方法或遍历循环的次数越多，就会更加了解代码结构，那么 JVM 在编译代码的时候就作出相应的优化。

在机器上，执行java -version命令就能够看到本身安装的JDK中JIT是哪一种模式:

上图是个人机器上安装的jdk1.8，能够看到，他是Server Compile，可是，须要说明的是，不管是Client Complier仍是Server Complier，解释器与编译器的搭配使用方式都是混合模式，即上图中的mixed mode。

热点检测

上面咱们说过，要想触发JIT，首先须要识别出热点代码。目前主要的热点代码识别方式是热点探测（Hot Spot Detection），有如下两种：

一、基于采样的方式探测（Sample Based Hot Spot Detection) ：周期性检测各个线程的栈顶，发现某个方法常常出险在栈顶，就认为是热点方法。好处就是简单，缺点就是没法精确确认一个方法的热度。容易受线程阻塞或别的缘由干扰热点探测。

二、基于计数器的热点探测（Counter Based Hot Spot Detection)。采用这种方法的虚拟机会为每一个方法，甚至是代码块创建计数器，统计方法的执行次数，某个方法超过阀值就认为是热点方法，触发JIT编译。

在HotSpot虚拟机中使用的是第二种——基于计数器的热点探测方法，所以它为每一个方法准备了两个计数器：方法调用计数器和回边计数器。

方法计数器。顾名思义，就是记录一个方法被调用次数的计数器。

回边计数器。是记录方法中的for或者while的运行次数的计数器。