hotspot编译
不论是物理机还是虚拟机,大部分的程序代码从开始编译到最终转化成物理机的目标代码或虚拟机能执行的指令集之前,都会按照如下图所示的各个步骤进行:
② openjdk和oraclejdk有什么区别吗
首先要先明确之间,以及OpenJDK 6、OpenJDK 7、OpenJDK 7u和OpenJDK 8等项目之间是什么关系,这有助于确定接下来编译要使用的JDK版本和源码分支。
从前面介绍的Java发展史中我们了解到OpenJDK是Sun在2006年末把Java开源而形成的项目,这里的“开源”是通常意义上的源码开放形式,即源码是可被复用的,例如IcedTea、UltraViolet都是从OpenJDK源码衍生出的发行版。但如果仅从“开源”字面意义(开放可阅读的源码)上看,其实Sun自JDK 1.5之后就开始以Java Research License(JRL)的形式公布过Java源码,主要用于研究人员阅读(JRL许可证的开放源码至JDK 1.6 Update 23为止)。把这些JRL许可证形式的Sun/OracleJDK源码和对应版本的OpenJDK源码进行比较,发现除了文件头的版权注释之外,其余代码基本上都是相同的,只有字体渲染部分存在一点差异,Oracle JDK采用了商业实现,而OpenJDK使用的是开源的FreeType。当然,“相同”是建立在两者共有的组件基础上的,Oracle JDK中还会存在一些Open JDK没有的、商用闭源的功能,例如从JRockit移植改造而来的Java Flight Recorder。预计以后JRockit的MissionControl移植到HotSpot之后,也会以Oracle JDK专有、闭源的形式提供。
Oracle的项目发布经理Joe Darcy在OSCON 2011上对两者关系的介绍也证实了OpenJDK 7和Oracle JDK 7在程序上是非常接近的,两者共用了大量相同的代码(如下图,注意图中提示了两者共同代码的占比要远高于图形上看到的比例),所以我们编译的OpenJDK,基本上可以认为性能、功能和执行逻辑上都和官方的Oracle JDK是一致的。
Dalvik 与java虚拟机:
1.java虚拟机基于栈。 基于栈的机器必须使用指令来载入和操作栈上数据,所需指令更多更多 .
而dalvik虚拟机是基于寄存器的:java虚拟机运行的是java字节码。
(java类会被编译成一个或多个字节码.class文件,打包到.jar文件中,java虚拟机从相应的.class文件和.jar文件中获取相应的字节码)2.Dalvik和Java之间的另外一大区别就是运行环境——Dalvik经过优化,允许在有限的内存中同时运行多个虚拟机的实例OpenJDK :
[root@localhost ~]# java -version
java version "1.6.0_39"
OpenJDK Runtime Environment (IcedTea6 1.13.11) (rhel-1.13.11.0.el5_11-x86_64)OpenJDK 64-Bit Server VM (build 23.25-b01, mixed mode)oracle jdk:
java version "1.8.0_91"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_91-b14)Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.91-b14, mixed mode)OpenJDK下载:
http://openjdk.java.net/install/index.htmlJDK 8:yum install java-1.8.0-openjdk
JDK 7:
yum install java-1.7.0-openjdk
JDK 6:yum install java-1.6.0-openjdk
1. HotSpot历史
SUN的JDK版本从1.3.1开始运用HotSpot虚拟机, 2006年底开源,主要使用C++实现,JNI接口部分用C实现。
HotSpot是较新的Java虚拟机,用来代替JIT(Just in Time),可以大大提高Java运行的性能。
Java原先是把源代码编译为字节码在虚拟机执行,这样执行速度较慢。而HotSpot将常用的部分代码编译为本地(原生,native)代码,这样显着提高了性能。
HotSpot JVM 参数可以分为规则参数(standard options)和非规则参数(non-standard options)。
规则参数相对稳定,在JDK未来的版本里不会有太大的改动。
非规则参数则有因升级JDK而改动的可能。
规则和非规则参数这里不做介绍了,网上资料很多。
2.HotSpot基础知识
HotSpot包括一个解释器和两个编译器(client 和 server,二选一的),解释与编译混合执行模式,默认启动解释执行。
编译器:java源代码被编译器编译成class文件(字节码),java字节码在运行时可以被动态编译(JIT)成本地代码(前提是解释与编译混合执行模式且虚拟机不是刚启动时)。
解释器: 解释器用来解释class文件(字节码),java是解释语言(书上这么说的)。
server启动慢,占用内存多,执行效率高,适用于服务器端应用;client启动快,占用内存小,执行效率没有server快,默认情况下不进行动态编译,适用于桌面应用程序。
由-XX:+RewriteFrequentPairs参数控制 client模式默认关闭,server模式默认开启在jre安装目录下的lib/i386/jvm.cfg 文件下。
java -version
Java HotSpot(TM) Client VM (build 14.3-b01, mixed mode, sharing)mixed mode 解释与编译 混合的执行模式 默认使用这种模式java -Xint -version
Java HotSpot(TM) Client VM (build 14.3-b01, interpreted mode, sharing)interpreted 纯解释模式 禁用JIT编译
java -Xcomp -version
Java HotSpot(TM) Client VM (build 14.3-b01, compiled mode, sharing)compiled 纯编译模式(如果方法无法编译,则回退到解释模式执行无法编译的方法)3.动态编译
动态编译(compile ring run-time),英文称Dynamic compilation;Just In Time也是这个意思。
HotSpot对bytecode的编译不是在程序运行前编译的,而是在程序运行过程中编译的。
HotSpot里运行着一个监视器(Profile Monitor),用来监视程序的运行状况。
java字节码(class文件)是以解释的方式被加载到虚拟机中(默认启动时解释执行)。 程序运行过程中,那一部分运用频率大,那些对程序的性能影响重要。对程序运行效率影响大的代码,称为热点(hotspot),HotSpot会把这些热点动态地编译成机器码(native code),同时对机器码进行优化,从而提高运行效率。对那些较少运行的代码,HotSpot就不会把他们编译。
HotSpot对字节码有三层处理:不编译(字节码加载到虚拟机中时的状态。也就是当虚拟机执行的时候再编译),编译(把字节码编译成本地代码。虚拟机执行的时候已经编译好了,不要再编译了),编译并优化(不但把字节码编译成本地代码,而且还进行了优化)。
至于那些程序那些不编译,那些编译,那些优化,则是由监视器(Profile Monitor)决定。
4.为什么不静态编译那?
为什么字节码在装载到虚拟机之前就编译成本地代码那?
动态编译器也在许多方面比静态编译器优越。静态编译器通常很难准确预知程序运行过程中究竟什么部分最需要优化。
函数调用都是很浪费系统时间的,因为有许多进栈出栈操作。因此有一种优化办法,就是把原来的函数调用,通过编译器的编译,改成非函数调用,把函数代码直接嵌到调用出,变成顺序执行。
面向对象的语言支持多态,静态编译无效确定程序调用哪个方法,因为多态是在程序运行中确定调用哪个方法。
jdk 1.9 等价JDK9 J2SE9 JAVA9
jdk 1.8 等价JDK8 J2SE8 JAVA8
jdk 1.7 等价JDK7 J2SE7 JAVA7
jdk 1.6 等价JDK6 J2SE6 JAVA6
jdk 1.5 等价JDK5 J2SE5 JAVA5
jdk 1.4 等价J2SE1.4
jdk 1.3 等价J2SE1.3
jdk 1.2 等价J2SE1.2
jdk 1.1
openjdk源码下载:
Oracle JDK只发布二进制安装包,而OpenJDK只发布源码复制代码
获取OpenJDK源码有两种方式:
第一种方式:
下载OpenJDK7u的源代码:
hg clone http://hg.openjdk.java.net/jdk7u/jdk7u-devcd jdk7u-dev
chmod 755 get_source.sh
./get_source.sh
下载OpenJDK8u的源代码:
hg clone http://hg.openjdk.java.net/jdk8u/jdk8u-devcd jdk8u-dev
./get_source.sh
注意:这是最直接的方式,从版本管理中看变更轨迹比看Release Note效果更好。但不足之处是速度太慢,虽然代码总容量只有300 MB左右,但是文件数量太多,在笔者的网络下全部复制到本地需要数小时。
第二种方式,即直接下载官方打包好的源码包
读者可以从Source Bundle Releases页面(地址:http://jdk7.java.net/source.html)取得打包好的源码,到本地直接解压即可。
一般来说,源码包大概一至两个月左右会更新一次,虽然不够及时,但比起从Mercurial复制代码的确方便和快捷许多。
笔者下载的是OpenJDK 7 Update 6 Build b21版源码包,2012年8月28日发布,大概99MB,解压后约为339MB。
备注:推荐在linux平台或者mac平台上面编译jdk
③ java 编译优化问题
java编译的结果是字节码而不是二进制,所以在运行时vm的优化才是重要的,包括VM的回收策略、分配给VM内存的大小都能在一定程度上影响性能。Sun的VM支持热点编译,对高频执行的代码段翻译的2进制会进行缓存,这也是VM的一种优化。
IBM JVM处理数学运算速度最快,BEA JVM处理大量线程和网络socket性能最好,而Sun JVM处理通常的商业逻辑性能最好。不过Hotspot的Server mode被报告有稳定性的问题。
Java 的最大优势不是体现在执行速度上,所以对Compiler的要求并不如c++那样高,代码级的优化还需要程序员本身的功底。
贴个java的运行参数:
Usage: java [-options] class [args...]
(to execute a class)
or java [-options] -jar jarfile [args...]
(to execute a jar file)
where options include:
-client to select the "client" VM
-server to select the "server" VM
-hotspot is a synonym for the "client" VM [deprecated]
The default VM is client.
-cp <class search path of directories and zip/jar files>
-classpath <class search path of directories and zip/jar files>
A ; separated list of directories, JAR archives,
and ZIP archives to search for class files.
-D<name>=<value>
set a system property
-verbose[:class|gc|jni]
enable verbose output
-version print proct version and exit
-version:<value>
require the specified version to run
-showversion print proct version and continue
-jre-restrict-search | -jre-no-restrict-search
include/exclude user private JREs in the version search
-? -help print this help message
-X print help on non-standard options
-ea[:<packagename>...|:<classname>]
-enableassertions[:<packagename>...|:<classname>]
enable assertions
-da[:<packagename>...|:<classname>]
-disableassertions[:<packagename>...|:<classname>]
disable assertions
-esa | -enablesystemassertions
enable system assertions
-dsa | -disablesystemassertions
disable system assertions
-agentlib:<libname>[=<options>]
load native agent library <libname>, e.g. -agentlib:hprof
see also, -agentlib:jdwp=help and -agentlib:hprof=help
-agentpath:<pathname>[=<options>]
load native agent library by full pathname
-javaagent:<jarpath>[=<options>]
load Java programming language agent, see
java.lang.instrument
-Xmixed mixed mode execution (default)
-Xint interpreted mode execution only
-Xbootclasspath:<directories and zip/jar files separated by ;>
set search path for bootstrap classes and resources
-Xbootclasspath/a:<directories and zip/jar files separated by ;>
append to end of bootstrap class path
-Xbootclasspath/p:<directories and zip/jar files separated by ;>
prepend in front of bootstrap class path
-Xnoclassgc disable class garbage collection
-Xincgc enable incremental garbage collection
-Xloggc:<file> log GC status to a file with time stamps
-Xbatch disable background compilation
-Xms<size> set initial Java heap size
-Xmx<size> set maximum Java heap size
-Xss<size> set java thread stack size
-Xprof output cpu profiling data
-Xfuture enable strictest checks, anticipating future default
-Xrs rece use of OS signals by Java/VM (see
documentation)
-Xcheck:jni perform additional checks for JNI functions
-Xshare:off do not attempt to use shared class data
-Xshare:auto use shared class data if possible (default)
-Xshare:on require using shared class data, otherwise fail.
Java虚拟机(JVM)参数配置说明
在Java、J2EE大型应用中,JVM非标准参数的配置直接关系到整个系统的性能。
JVM非标准参数指的是JVM底层的一些配置参数,这些参数在一般开发中默认即可,不需
要任何配置。但是在生产环境中,为了提高性能,往往需要调整这些参数,以求系统达
到最佳新能。
另外这些参数的配置也是影响系统稳定性的一个重要因素,相信大多数Java开发人员都
见过“OutOfMemory”类型的错误。呵呵,这其中很可能就是JVM参数配置不当或者就没
有配置没意识到配置引起的。
为了说明这些参数,还需要说说JDK中的命令行工具一些知识做铺垫。
首先看如何获取这些命令配置信息说明:
假设你是windows平台,你安装了J2SDK,那么现在你从cmd控制台窗口进入J2SDK安装目
录下的bin目录,然后运行java命令,出现如下结果,这些就是包括java.exe工具的和
JVM的所有命令都在里面。
-----------------------------------------------------------------------
D:\j2sdk15\bin>java
Usage: java [-options] class [args...]
(to execute a class)
or java [-options] -jar jarfile [args...]
(to execute a jar file)
where options include:
-client to select the "client" VM
-server to select the "server" VM
-hotspot is a synonym for the "client" VM [deprecated]
The default VM is client.
-cp <class search path of directories and zip/jar files>
-classpath <class search path of directories and zip/jar files>
A ; separated list of directories, JAR archives,
and ZIP archives to search for class files.
-D<name>=<value>
set a system property
-verbose[:class|gc|jni]
enable verbose output
-version print proct version and exit
-version:<value>
require the specified version to run
-showversion print proct version and continue
-jre-restrict-search | -jre-no-restrict-search
include/exclude user private JREs in the version search
-? -help print this help message
-X print help on non-standard options
-ea[:<packagename>...|:<classname>]
-enableassertions[:<packagename>...|:<classname>]
enable assertions
-da[:<packagename>...|:<classname>]
-disableassertions[:<packagename>...|:<classname>]
disable assertions
-esa | -enablesystemassertions
enable system assertions
-dsa | -disablesystemassertions
disable system assertions
-agentlib:<libname>[=<options>]
load native agent library <libname>, e.g. -agentlib:hprof
see also, -agentlib:jdwp=help and -agentlib:hprof=help
-agentpath:<pathname>[=<options>]
load native agent library by full pathname
-javaagent:<jarpath>[=<options>]
load Java programming language agent, see
java.lang.instrument
-----------------------------------------------------------------------
在控制台输出信息中,有个-X(注意是大写)的命令,这个正是查看JVM配置参数的命
令。
其次,用java -X 命令查看JVM的配置说明:
运行后如下结果,这些就是配置JVM参数的秘密武器,这些信息都是英文的,为了方便
阅读,我根据自己的理解翻译成中文了(不准确的地方还请各位博友斧正)
-----------------------------------------------------------------------
D:\j2sdk15\bin>java -X
-Xmixed mixed mode execution (default)
-Xint interpreted mode execution only
-Xbootclasspath:<directories and zip/jar files separated by ;>
set search path for bootstrap classes and resources
-Xbootclasspath/a:<directories and zip/jar files separated by ;>
append to end of bootstrap class path
-Xbootclasspath/p:<directories and zip/jar files separated by ;>
prepend in front of bootstrap class path
-Xnoclassgc disable class garbage collection
-Xincgc enable incremental garbage collection
-Xloggc:<file> log GC status to a file with time stamps
-Xbatch disable background compilation
-Xms<size> set initial Java heap size
-Xmx<size> set maximum Java heap size
-Xss<size> set java thread stack size
-Xprof output cpu profiling data
-Xfuture enable strictest checks, anticipating future default
-Xrs rece use of OS signals by Java/VM (see
documentation)
-Xcheck:jni perform additional checks for JNI functions
-Xshare:off do not attempt to use shared class data
-Xshare:auto use shared class data if possible (default)
-Xshare:on require using shared class data, otherwise fail.
The -X options are non-standard and subject to change without notice.
-----------------------------------------------------------------------
JVM配置参数中文说明:
-----------------------------------------------------------------------
1、-Xmixed mixed mode execution (default)
混合模式执行
2、-Xint interpreted mode execution only
解释模式执行
3、-Xbootclasspath:<directories and zip/jar files separated by ;>
set search path for bootstrap classes and resources
设置zip/jar资源或者类(.class文件)存放目录路径
3、-Xbootclasspath/a:<directories and zip/jar files separated by ;>
append to end of bootstrap class path
追加zip/jar资源或者类(.class文件)存放目录路径
4、-Xbootclasspath/p:<directories and zip/jar files separated by ;>
prepend in front of bootstrap class path
预先加载zip/jar资源或者类(.class文件)存放目录路径
5、-Xnoclassgc disable class garbage collection
关闭类垃圾回收功能
6、-Xincgc enable incremental garbage collection
开启类的垃圾回收功能
7、-Xloggc:<file> log GC status to a file with time stamps
记录垃圾回日志到一个文件。
8、-Xbatch disable background compilation
关闭后台编译
9、-Xms<size> set initial Java heap size
设置JVM初始化堆内存大小
10、-Xmx<size> set maximum Java heap size
设置JVM最大的堆内存大小
11、-Xss<size> set java thread stack size
设置JVM栈内存大小
12、-Xprof output cpu profiling data
输入CPU概要表数据
13、-Xfuture enable strictest checks, anticipating future default
执行严格的代码检查,预测可能出现的情况
14、-Xrs rece use of OS signals by Java/VM (see
documentation)
通过JVM还原操作系统信号
15、-Xcheck:jni perform additional checks for JNI functions
对JNI函数执行检查
16、-Xshare:off do not attempt to use shared class data
尽可能不去使用共享类的数据
17、-Xshare:auto use shared class data if possible (default)
尽可能的使用共享类的数据
18、-Xshare:on require using shared class data, otherwise fail.
尽可能的使用共享类的数据,否则运行失败
The -X options are non-standard and subject to change without notice.
④ 为什么在编译器运行代码需要先保存到本地
在主流商用JVM(HotSpot、J9)中,Java程序一开始是通过解释器(Interpreter)进行解释执行的。当JVM发现某个方法或代码块运行特别频繁时,就会把这些代码认定为“热点代码(Hot Spot Code)”,然后JVM会把这些代码编译成与本地平台相关的机器码,并进行各种层次的优化,完成这个任务的编译器称为:即时编译器(Just In Time Compiler,JIT)