前兩天在leetcode做了算法題，驚訝的發現用java實現的時間復雜度，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編譯過程中到底發生了什么，翻出《深入理解java虛擬機》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
  就是可能指虛擬機的后端運行期編譯器（JIT編譯器：Just In Time Compiler），把「字節碼」變成「機器碼」，主要有：Hotspot VM的C1、C2編譯器。
• AOT編譯器
  上面兩個可能關心更多，這個是指用靜態提前編譯器（AOT編譯器：Ahead Of Time Compiler）直接把*.java變成本地機器碼的過程。

本文后面所指的編譯器和編譯期都表示第一種。
關于優化的兩點解釋：

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

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

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

Javac編譯器

Javac不像是Hotspot虛擬機本身是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。關于源碼環境搭建和調試不做詳述，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
• 分析與字節碼生成過程

Java語法糖

語法糖雖不能帶來實質性的功能的改進，但是它們或能提高效率，或能提升語法嚴謹性，或能減少編碼出錯機會。java中常見的語法糖如下：

泛型與泛型擦除

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

自動裝箱、拆箱與遍歷循環、變長參數

演示代碼如下（以下jdk環境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，可以發現變長參數、自動裝箱和遍歷循環的語法糖特性：

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); } } }

?

生成的字節碼只包括System.out.println(1111);，將上述編譯之后產生的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，比如內部類、枚舉、斷言、switch以及try中關閉資源等等，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碼的轉變，而在此之后還有一組內置于虛擬機內部的“后端編譯器”完成了從字節碼到本地機器碼的過程，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果的優劣，是衡量虛擬機性能的很重要的指標。」
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

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）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。