JVM-执行引擎
1.执行引擎
执行引擎的工作过程：
- 执行引擎在执行的过程中究竟需要执行什么样的字节码指令完全依赖于pc寄存器
- 每当执行完一项指令操作后，pc寄存器就会更新下一条需要被执行的指令地址
- 当然方法在执行的有可能会通过存储在局部变量表中的对象引用准确定位到存储在Java对区中的对象实例信息，以及通过对象的元数据指针定位到目标对象的类型信息
所有的Java虚拟机的执行引擎输入、输出都是一致的：输入的是字节码二进制流，处理过程是字节码结社执行的等效过程，输出的是执行结果。
2.Java程序编译和解释执行
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解释器：当Java虚拟机启动时会根据预定义的规范对字节码采用逐行解释的方式执行，将每条字节码文件中的内容“翻译”为对应平台的本地机器指令执行。
- 字节码解释器：字节码解释器在执行的过程中通过纯软件代码模拟字节码的执行，效率非常低下
- 模版解释器：模版解释器将每一条字节码和一个模版函数相关联，模版函数中直接产生这条字节码执行时机器码，从而大程度上提高了解释器的性能。
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JIT编译器：就是虚拟机将源代码直接编译成本地机器平台相关的机器语言。
3. 已经内置JIT编译器了，那为什么还需要使用解释器来“拖累”程序的执行性能呢？
1）当程序启动后，解释器可以马上发挥作用，省去编译的时间，立即执行。编译器要想发挥作用，把代码编译成本地代码，需要一定的执行时间，但编译为本地代码后执行效率高
2）对于服务端应用来说，启动时间并非是关注点，但对于那些看中启动时间的场景而言，或许就需要采用解释器与即使编译器并存的架构来换取一个平衡点。在此模式下，当Java虚拟机启动时，解释器可以首先发挥作用，而不必等待即时编译器全部编译完成后再执行，这样可以省去许多不必要的编译时间，随着时间的推移，编译器发挥作用，把越来越多的代码编译成本地代码，获得更高的执行效率。同时，解释执行在编译器进行激进优化不成立的时候，作为编译器的“逃生门”。
4.热点代码及探测方式
原理：当一个方法被调用时，会先检查该方法是否存在被JIT编译过的版本，如果存在，则优先使用编译后的本地代码来执行。如果不存在已被编译过的版本，则将此方法的调用计数器值加1，然后判断方法调用计数器与回边计数器值之和是否超过方法调用器阈值。如果已超过阈值，那么将会向即时编译器提交一个该方法的代码编译请求。
热度衰减：
- 如果不做任何设置，方法调用计数器统计的并不是方法被调用的绝对次数，而是一个相对的执行频率，即一段时间内方法被调用的次数。当超过一定的时间限度，如果方法的调用次数任然不足以让它提交给即时编译器编译，那这个方法的调用计数器就会被减少一半，这个过程称为方法调用计数器热度的衰减，而这段时间被称为此方法统计的半衰周期。
- 进行热度衰减的动作是在虚拟机进行垃圾收集时顺便进行的，可以使用虚拟机参数-XX：-UseCounterDecay来关闭热度衰减，让方法计数器统计调用的绝对次数，只要系统运行时间足够长，绝大部分方法都会被编译成本地代码；另外可以使用-XX：CounterHalfLifeTime参数设置半衰周期的时间，单位是秒。
方法计数器与回边计数器的区别：
方法计数器存在热度衰减，回边计数器不存在热度衰减过程。因此回边计数器统计的是该方法回边代码的绝对次数。当回边计数器溢出的时候，它会把方法计数器的值也调整到溢出，这样下次在进入该方法的时候就会执行标准编译过程。
5.HotSpot设置程序执行方式
-client：指定Java虚拟机运行在Client模式下，并使用c1编译器：c1编译器会对字节码进行简单和可靠的优化，耗时短。以达到更快的编译速度。
-server：指定Java虚拟机运行在Server模式下，并使用c2编译器：c2进行耗时较长的优化，以及激进优化。但优化的代码执行效率更高
- c1编译器优化策略
- 方法内联：将引用的函数代码编译到引用点处，这样可以减少栈帧的生成，减少方法参数传递以及跳转过程
- 去虚拟化：对唯一实现类进行内联
- 冗余消除：在运行期间把一些不会执行的代码折叠掉
- c2的优化主要是在全局层面，逃逸分析是优化的基础。基于逃逸分析在c2上有如下几种优化：
- 标量替换：用标量值替代聚合对象的属性值
- 栈上分配：对于为逃逸的对象，分配对象在栈而不是堆
- 同步消除：清除同步操作，通常指synchronized
总结：
- 一般来讲，JIT编译出来的机器码性能比解释器解释执行性能高
- C2编译器启动时长比C1编译器慢，系统稳定执行以后，C2编译器执行速度远远快于C1编译器
6.AOT编译器
所谓AOT编译，是与即时编译相对立的一个概念。我们知道，即时编译指的是在程序运行过程中，将字节码转换为可在硬件上直接运行的机器码，并部署至托管环境中的过程。而AOT编译指的则是，在程序运行之前，便将字节码转换为机器码的过程。
最大好处：Java虚拟机加载已经编译成二进制库，可以直接执行。不必等待即时编译器的预热，减少java应用给人带来“第一次运行慢”的不良体验。
缺点：
- 破坏了Java“一次编译，到处运行”，必须每个不同硬件、os编译对应的发行包。
- 降低了Java链接过程的动态性，加载的代码在编译期就必须全部已知。
