JVM學習筆記之codeCache

上海這邊的網際網路公司大部分是2-7号在家遠端辦公，有些可能更晚，這期間工作上的事情不多，就把《深入了解java虛拟機》這本書又撸了一遍，順便寫下心得體會，和大家分享，溫故知新。

一. codeCache簡介

從字面意思了解就是代碼緩存區，它緩存的是JIT(Just in Time)編譯器編譯的代碼，簡言之codeCache是存放JIT生成的機器碼(native code)。當然JNI(Java本地接口)的機器碼也放在codeCache裡，不過JIT編譯生成的native code占主要部分。

大緻在JVM中的分布如下：

大家都知道javac編譯器，把java代碼編譯成class位元組碼，它和JIT編譯器的差別是，javac隻是前端編譯(有的叫前期編譯)，jvm是通過執行機器碼和底層互動的，這樣我們編寫的業務代碼才能生效。是以還要把位元組碼class編譯成與本地平台相關的機器碼，這個過程就是後端編譯。

後端編譯根據具體的執行方式不同又分為兩種：

1.解釋執行

一行一行解釋成機器碼再執行，每次調用時都需要重新逐條解釋執行。

2.編譯執行(JIT)

将頻繁調用的方法或循環體編譯成機器碼後，進行多層優化，然後緩存到codeCache裡，避免重複編譯。

兩種執行方式的差別很明顯，第一種在遇到頻繁調用的方法或代碼塊時執行效率很低，但是解釋執行可以節省記憶體(不存放到codeCache)，立即執行。然後當程式運作一段時間後(達到一定的編譯次數)，編譯執行即JIT優化，可以獲得更高的執行效率。

是以說二者是相輔相成的。

現在的Java虛拟機這兩種方式都包含(通過指令行java -version檢視):

其實JIT編譯隻是一個統稱，具體要看jvm是client端還是server端的，不同的端會分為C1，C2編譯器，這兩種編譯器的差別下一篇會講到，這裡先不展開。

二. JIT編譯優化

上面講到了JVM會對頻繁使用的代碼，即熱點代碼(Hot Spot Code)，達到一定的門檻值後會編譯成本地平台相關的機器碼，并進行各層次的優化，提升執行效率。

熱點代碼也分兩種：

被多次調用的方法

被多次執行的循環體

那門檻值如何判斷呢？

1.方法計數器，統計被多次調用的方法次數，該計數器統計的并不是方法被調用的絕對次數，而是在一段時間内方法被調用的次數。server模式下預設是10000次，可以通過-XX:CompileThreshold來設定(client模式一般很少用到，預設是1500)。

2.回邊計數器，統計一個方法中循環體代碼執行的絕對次數，在位元組碼中遇到控制流向後跳轉的指令稱為回邊，主要通過OnStackReplacePercentage設定。

編譯後進行優化，JIT的優化有很多種，比如：

針對方法的優化，方法内聯(可以參考上一篇文章Java開發規範之性能篇，關于inline的解釋)

針對多次調用的循環體優化：棧上替換OSR(On-Stack Replace)

無用代碼消除

複寫傳播

逃逸分析

更多JIT優化技術可參考jvm官網介紹

三. codeCache注意事項

上面主要講了codeCache的作用和JIT的關系，codeCache主要是存放JIT編譯後的機器代碼，codeCache的大小主要是通過下面的參數設定：

-XX:InitialCodeCacheSize

設定codeCache初始大小，一般預設是48M

-XX:ReservedCodeCacheSize

設定codeCache預留的大小，通常預設是240M

如果codeCache的記憶體滿了會進行回收，但在jdk1.8之前的jvm回收算法有點問題，當codeCache滿了之後會導緻編譯線程無法繼續，并且消耗大量CPU導緻系統運作變慢，現象就是系統響應增加，如果你也遇到這個問題建議直接更新成jdk8，或者調大codeCache記憶體。

codeCache的大小設定可以通過-XX:+PrintCodeCache參數檢視調整，但這個參數隻在JVM停止的時候列印codeCache使用情況，是以如果想實時監控codeCache的使用情況，可以參考如下代碼：

運作後可以檢視contents結果

可以看到我本地的codeCahe配置，初始化是2555904，最大為251658240，已使用2395648

以上是我的一些了解，今天就寫到這裡，下次見 ^_^

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