注意:现在许多人习惯上将 Client Compiler 称为 C1 编译器,将 Server Compiler 称为 C2 编译器,但在 Oracle 官方文档中将其描述为 compiler mode(编译模式)。所以说 C1 编译器、C2 编译器只是我们自己的习惯性称呼,并不是官方的说法。这点需要特别注意。
那么 C1 编译模式和 C2 编译模式有什么区别呢?
C1 编译模式会将字节码编译为本地代码,进行简单、可靠的优化,如有必要将加入性能监控的逻辑。而 C2 编译模式,也是将字节码编译为本地代码,但是会启用一些编译耗时较长的优化,甚至会根据性能监控信息进行一些不可靠的激进优化。
简单地说 C1 编译模式做的优化相对比较保守,其编译速度相比 C2 较快。而 C2 编译模式会做一些激进的优化,并且会根据性能监控做针对性优化,所以其编译质量相对较好,但是耗时更长。
那么到底应该选择 C1 编译模式还是 C2 编译模式呢?
实际上对于 HotSpot 虚拟机来说,其一共有三种运行模式可选,分别是:
混合模式(Mixed Mode) 。即 C1 和 C2 两种模式混合起来使用,这是默认的运行模式。如果你想单独使用 C1 模式或 C2 模式,使用 -client 或 -server 打开即可。
解释模式(Interpreted Mode)。即所有代码都解释执行,使用 -Xint 参数可以打开这个模式。
编译模式(Compiled Mode)。 此模式优先采用编译,但是无法编译时也会解释执行,使用 -Xcomp 打开这种模式。
在命令行中输入 java -version 可以看到,我机器上的虚拟机使用 Mixed Mode 运行模式。
写到这里,我们了解了从 Java 源代码到字节码,再从字节码到机器码的全过程。本来到这里就应该结束了,但在我们 Java 中还有一个 AOT 编译器,它能直接将源代码转化为机器码。
AOT 编译器:源代码到机器码AOT 编译器的基本思想是:在程序执行前生成 Java 方法的本地代码,以便在程序运行时直接使用本地代码。
但是 Java 语言本身的动态特性带来了额外的复杂性,影响了 Java 程序静态编译代码的质量。例如 Java 语言中的动态类加载,因为 AOT 是在程序运行前编译的,所以无法获知这一信息,所以会导致一些问题的产生。类似的问题还有很多,这里就不一一举例了。
总的来说,AOT 编译器从编译质量上来看,肯定比不上 JIT 编译器。其存在的目的在于避免 JIT 编译器的运行时性能消耗或内存消耗,或者避免解释程序的早期性能开销。
在运行速度上来说,AOT 编译器编译出来的代码比 JIT 编译出来的慢,但是比解释执行的快。而编译时间上,AOT 也是一个始终的速度。所以说,AOT 编译器的存在是 JVM 牺牲质量换取性能的一种策略。就如 JVM 其运行模式中选择 Mixed 混合模式一样,使用 C1 编译模式只进行简单的优化,而 C2 编译模式则进行较为激进的优化。充分利用两种模式的优点,从而达到最优的运行效率。
总结在 JVM 中有三个非常重要的编译器,它们分别是:前端编译器、JIT 编译器、AOT 编译器。
前端编译器,最常见的就是我们的 javac 编译器,其将 Java 源代码编译为 Java 字节码文件。JIT 即时编译器,最常见的是 HotSpot 虚拟机中的 Client Compiler 和 Server Compiler,其将 Java 字节码编译为本地机器代码。而 AOT 编译器则能将源代码直接编译为本地机器码。这三种编译器的编译速度和编译质量如下:
编译速度上,解释执行 > AOT 编译器 > JIT 编译器。
编译质量上,JIT 编译器 > AOT 编译器 > 解释执行。
而在 JVM 中,通过这几种不同方式的配合,使得 JVM 的编译质量和运行速度达到最优的状态。
参考资料深入理解JVM之前端编译器(一) | Gs Chen’s blog
深入浅出 JIT 编译器
如何通俗易懂地介绍「即时编译」(JIT),它的优点和缺点是什么? - 知乎
做一个 Hello World 级别的 JIT 编译器
JIT中的C1和C2编译器 - 简书
Understanding Java JIT Compilation with JITWatch, Part 1 Oracle 官方文档
HotSpot VM 想研究HotSpot C2编译器编译过程,请教如何入手? - 讨论 - 高级语言虚拟机 - ITeye群组 深入研究 HotSpot C2 的编译过程
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