[翻譯] 你懂 JIT compiler 了嗎？

看板Translate-CS作者PsMonkey (痞子軍團團長)時間11年前 (2013/03/20 17:26)推噓0(0推 0噓 1→)

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原文網址：http://plumbr.eu/blog/do-you-get-just-in-time-compilation 譯文網址：http://blog.dontcareabout.us/2013/03/jit-compiler.html BBS 版用 markdown 撰寫另外，這篇翻的真的很不順，可能很多都有問題不過我也懷疑當初寫的人就寫的很卡...... [逃] ______________________________________________________________________ 還記得最後一次被寫 C 的人笑是什麼時候的事情嗎？ Java 真的有夠慢、慢到他們打死也不會考慮用這樣的語言？其實從很多方面來看，這種講法還是成立啦。但是在大型企業的軟體骨幹中（這是 Java 的典型用途）， Java 的效能絕對可以跟其他技術相抗衡。這可能都要感謝神奇的 JIT。在解說 JIT compile 技巧前，讓我們先多講一些它的背景。你可能還記得，Java 是一種 interpreted language。大多數人都知道 Java compiler（`javac`）跟 C 的 compiler 不一樣，並不是直接將 Java 的原始碼 compile 成處理器的指令。相反地，它產生的是統一[規格]、與機器 binary 格式無關的 bytecode。在執行期，JVM 會 interpret bytecode，這是為甚麼 Java 在跨平台上會這麼成功的主要原因，你可以在某個平台上寫完、build 一份，然後在其他的平台上頭執行。 [規格]: http://docs.oracle.com/javase/specs/ 另一方面，這也產生了一些不良影響。其中最嚴重的是 interpret 通常比直接 compile 成平台限定的原生 binary 碼來得慢。 [Sun] 在 90 年代後期就已經了解這個嚴重度，當時他們請了 Cliff Click 博士來提供解決方案。 [Sun]: http://en.wikipedia.org/wiki/Sun_Microsystems 讓我們歡迎 [HotSpot] 出場～～這個名字源自於 JVM 辨別你程式當中「hot spot」的能力， hot spot 表示 bytecode 當中經常使用到的片段。接著它們將目標對準大範圍的最佳化、以及將程式碼 compile 成特定處理器的指令。這些最佳化以最少的 overhead 讓影響效能的關鍵 code 有很好的效能。在某些情況下，調整好的最佳化 [JVM] 效能可能超過手工的 C++ 或 C。 [HotSpot]: http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/tech/ index-jsp-136373.html [JVM]: http://en.wikipedia.org/wiki/Java_virtual_machine [JVM] 當中負責這些最佳化的部份稱之為 [Just in Time][JIT]（JIT）compiler。它利用了一個有趣的程式特性：大多數時間都花在少數的程式碼上，幾乎所有程式都是這樣。有別於將你的程式碼整個 compile， JIT（Java [HotSpot] VM）用 interpreter 立即執行程式、然後在執行時分析你的程式碼，找出那些 hot spot。 Then it focuses the attention of a global native-code optimizer on the hot spots. 透過避免 compile 極少執行的程式碼， Java [HotSpot] compiler 可以把正更多注意力放在程式中影響效能的關鍵部份。這代表你的 compile 時間整體來說不會增加。在程式執行中會持續動態監測 hot spot，所以它會根據你的 application 使用方式來即時調整效能。 [JIT]: http://en.wikipedia.org/wiki/Just-in-time_compilation [JIT] 用了很多技術來達到效能優勢，像是去除沒用的 code、跳過邊界值檢查、移除多餘的載入、inline method...... 等等> 下面這個例子展示了 [JIT] 如何使用這些技術來達到更好的效能。第一段程式碼是開發人員寫的，第二段程式碼是 HotSpot 認定這段很「hot」，然後用上了最佳化的魔法： 1. 還沒作最佳化的程式碼： class Calculator { Wrapper wrapper; public void calculate() { y = wrapper.get(); z = wrapper.get(); sum = y + z; } } class Wrapper { final int value; final int get() { return value; } } 1. 最佳化過後的程式碼： class Calculator { Wrapper wrapper; public void calculate() { y = wrapper.value; sum = y + y; } } class Wrapper { final int value; final int get() { return value; } } 第一個 class 是開發人員寫的例子，第二個是 JIT 處理過後的樣本。這裡頭包含了幾種最佳化的技術。讓我們來看一下最終結果是怎麼做到的： 1. 還沒最佳化的程式碼。在還沒被判定成 hot spot 時，程式碼會這樣執行： class Calculator { Wrapper wrapper; public void calculate() { y = wrapper.get(); z = wrapper.get(); sum = y + z; } } 1. inline method：用 `b.value` 取代 `wrapper.get()`，不透過函數呼叫而直接存取 `wrapper.value` 來減少延遲。 class Calculator { Wrapper wrapper; public void calculate() { y = wrapper.value; z = wrapper.value; sum = y + z; } } 1. 移除多餘的載入：用 `z = y` 取代 `z = wrapper.value`，所以只存取區域變數而不是 `wrapper.value` 來減少延遲。 class Calculator { Wrapper wrapper; public void calculate() { y = wrapper.value; z = y; sum = y + z; } } 1. copy propagation：用 `y = y` 取代 `z = y`，沒有必要再用一個變數 `z`，因為 `z` 跟 `y` 會是相等的。 class Calculator { Wrapper wrapper; public void calculate() { y = wrapper.value; y = y; sum = y + y; } } 1. 消除不用的程式碼：`y = y` 是不必要的，可以消滅掉。 class Calculator { Wrapper wrapper; public void calculate() { y = wrapper.value; sum = y + y; } } 這個小例子包含了幾個 [JIT] 用來提昇效能的強大技術。希望它可以有助於了解這些威力強大的概念。喜歡這篇文章嗎？我們肚子裡頭還有一堆咧。請訂閱我們的 [RSS] 或 [Twitter] 吧！ [RSS]: http://plumbr.eu/blog/feed [Twitter]: https://twitter.com/JavaPlumbr 下面是這篇文章用到的參考資料（不包含那兩個憤怒的 C 開發人員）： * http://www.oracle.com/technetwork/java/whitepaper-135217.html * http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/tech/index-jsp-136373.html * http://docs.oracle.com/cd/E13150_01/jrockit_jvm/jrockit/ geninfo/diagnos/underst_jit.html -- 錢鍾書：說出來的話 http://www.psmonkey.org 比不上不說出來的話 Java 版 cookcomic 版只影射著說不出來的話 and more...... -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc) ◆ From: 114.25.28.182 ※ 編輯: PsMonkey 來自: 114.25.28.182 (03/20 22:05)