前兩天在leetcode做了算法題，驚訝的發(fā)現(xiàn)用java實現(xiàn)的時間復(fù)雜度，竟然躋身于C/C++同列，甚至偶爾會超過后兩者，雖然知道JVM功不可沒，但還是很好奇在VM編譯過程中到底發(fā)生了什么，翻出《深入理解java虛擬機(jī)》一探究竟，算是有所收獲，記錄如下。

概述

java語言的“編譯期”其實是一段“不確定”的操作過程，因為可能是下面三種：

• 前端編譯器
  叫編譯器的前端可能更合適，主要是把.java文件轉(zhuǎn)變成.class文件。主要種類有：Sun的Javac、Eclipse JDT的增量式編譯器（ECJ）。
• JIT編譯器
  就是可能指虛擬機(jī)的后端運(yùn)行期編譯器（JIT編譯器：Just In Time Compiler），把「字節(jié)碼」變成「機(jī)器碼」，主要有：Hotspot VM的C1、C2編譯器。
• AOT編譯器
  上面兩個可能關(guān)心更多，這個是指用靜態(tài)提前編譯器（AOT編譯器：Ahead Of Time Compiler）直接把*.java變成本地機(jī)器碼的過程。

本文后面所指的編譯器和編譯期都表示第一種。
關(guān)于優(yōu)化的兩點解釋：

Javac這類編譯器對代碼的運(yùn)行效率幾乎沒有任何優(yōu)化措施。只是做了一些針對java語言「編碼過程」的“優(yōu)化”措施來改善程序員的「編碼風(fēng)格和編碼效率」（俗稱“語法糖”，并沒有涉及虛擬機(jī)底層的改進(jìn)）。

虛擬機(jī)設(shè)計團(tuán)隊把對性能的優(yōu)化集中到了后端的即時編譯中，這樣可以讓那些不是有javac產(chǎn)生的Class文件（如JRuby、Groovy等語言的Class）也同樣能享受到編譯器優(yōu)化所帶來的好處。

也就是說java中即時編譯器的在運(yùn)行期的優(yōu)化對程序運(yùn)行更重要，而前端編譯器在編譯期的優(yōu)化對于程序編碼更重要。注意此處的「編譯期」和「運(yùn)行期」、「程序編碼」和「程序運(yùn)行」的區(qū)別。

Javac編譯器

Javac不像是Hotspot虛擬機(jī)本身是CPP（少量C）寫的，本身是java語言編寫的程序，這樣java程序員就很方便了解它的編譯過程了。關(guān)于源碼環(huán)境搭建和調(diào)試不做詳述，大致說下Javac的編譯過程，主要分為3個過程，分別是：

• 解析與填充符號表過程
• 插入式注解處理器的注解處理過程
• 分析與字節(jié)碼生成過程

Java語法糖

語法糖雖不能帶來實質(zhì)性的功能的改進(jìn)，但是它們或能提高效率，或能提升語法嚴(yán)謹(jǐn)性，或能減少編碼出錯機(jī)會。java中常見的語法糖如下：

泛型與泛型擦除

java的泛型規(guī)則只在程序源碼中存在，在編譯后就已經(jīng)替換為原來的原生類型（RawType，裸類型），并且在相應(yīng)的地方插入了強(qiáng)制轉(zhuǎn)換。

自動裝箱、拆箱與遍歷循環(huán)、變長參數(shù)

演示代碼如下（以下jdk環(huán)境1.8）：

? 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

? public class AutoBoxCompile { public static void main(String[] args) { List<Integer> list =Arrays.asList(1,2,3,4); int sum=0; for (Integer i : list) { sum+=i; } System.out.println(sum); } }

?

用的本地jd-gui.exe工具反編譯之后變成：

? 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

? public class AutoBoxCompile { public static void main(String[] args) { List list = Arrays.asList(new Integer[] { Integer.valueOf(1), Integer.valueOf(2), Integer.valueOf(3), Integer.valueOf(4) }); int sum = 0; for (Integer i : list) { sum += i.intValue(); } System.out.println(sum); } }

?

foreach明明是一顆語法糖特性，猜想是工具的問題，找了一個在線反編譯工具，得到下列代碼，可以發(fā)現(xiàn)變長參數(shù)、自動裝箱和遍歷循環(huán)的語法糖特性：

條件編譯

類似于下面這段if代碼，在編譯過程中就會被“運(yùn)行”。

? 1 2 3 4 5 6 7 8 9

? public class Ifcompiler { public static void main(String[] args) { if (true) { System.out.println(1111); }else { System.out.println(2222); } } }

?

生成的字節(jié)碼只包括System.out.println(1111);，將上述編譯之后產(chǎn)生的class反編譯如下圖：

只有使用條件為常量的if語句才能有上述效果，否則會被拒絕編譯比如while(false){};。
還有很多其他的語法糖，比如內(nèi)部類、枚舉、斷言、switch以及try中關(guān)閉資源等等，有時間再去嘗試，重要的是明白語法糖是怎么回事。

最后

「之所以把從java文件到字節(jié)碼文件的編譯器叫做前段編譯器，是因為它只完成了從程序到抽象語法樹或者中間字節(jié)碼的轉(zhuǎn)變，而在此之后還有一組內(nèi)置于虛擬機(jī)內(nèi)部的“后端編譯器”完成了從字節(jié)碼到本地機(jī)器碼的過程，即前面提到的即時編譯器或JIT編譯器，這個編譯器的編譯速度及結(jié)果的優(yōu)劣，是衡量虛擬機(jī)性能的很重要的指標(biāo)。」
JVM還有很多的東西沒有去挖掘，希望這是個開端，能不斷的去探索java虛擬機(jī)更深處的東西。

from:http://zouzls.github.io/2016/09/06/%E6%B7%B1%E5%85%A5%E7%90%86%E8%A7%A3JVM%E4%B9%8B%E5%89%8D%E7%AB%AF%E7%BC%96%E8%AF%91%E5%99%A8%EF%BC%88%E4%B8%80%EF%BC%89/?

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的深入理解JVM之前端编译器（一）的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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