面试题：Java即时编译基础

Question

请简述Java虚拟机中即时编译（JIT）的基本原理，并说明它与解释执行的区别。

Answer 1

即时编译（JIT）基本原理

1. 热点代码识别：JVM 采用“热点代码探测”技术，通过计数器统计方法调用次数、循环执行次数等，找出执行频繁的“热点代码”。例如一个被多次调用的方法或者循环体中的代码。
2. 编译：当热点代码的热度达到一定阈值，JIT 编译器将其编译为本地机器码。编译过程中会进行优化，如方法内联（将被调用的方法代码嵌入到调用处，减少方法调用开销）、逃逸分析（判断对象是否会在方法外部被访问，若不会则可进行优化，如栈上分配等）等。
3. 缓存与替换：编译后的本地机器码会被缓存起来，下次执行到相同热点代码时，直接执行本地机器码，而不再通过解释器解释执行，大大提高执行效率。随着程序运行，若热点代码热度下降，相关的本地机器码缓存可能会被回收。

JIT编译与解释执行的区别

1. 执行方式
   • 解释执行：解释器逐行读取字节码，将其翻译为机器码并立即执行。就像实时翻译，一句一句地处理，无需等待整个程序全部翻译完。
   • JIT编译：先识别热点代码，然后将热点代码编译成机器码缓存起来，后续执行直接运行编译后的机器码。类似于将常用内容预先翻译好，下次直接使用。
2. 启动速度与运行效率
   • 解释执行：启动速度快，因为无需等待编译过程。但对于热点代码，由于每次都要解释，执行效率相对较低。
   • JIT编译：启动时因为需要时间识别热点代码并编译，启动速度相对较慢。但对于热点代码，一旦编译完成，后续执行效率高，随着热点代码执行次数增多，整体性能提升明显。
3. 资源占用
   • 解释执行：内存占用小，因为不需要额外存储编译后的机器码。但由于每次都要翻译执行，运行时可能需要更多的 CPU 资源用于翻译过程。
   • JIT编译：编译过程需要占用一定的 CPU 资源。编译后的机器码缓存会占用额外的内存空间，但运行时 CPU 负担相对较小，尤其是对于热点代码的多次执行。