新一代即时编译器

对需要长时间运行的应用来说,由于经过充分预热,热点代码会被HotSpot的探测机制准确定位捕获,并将其编译为物理硬件可直接执行的机器码,在这类应用中Java的运行效率很大程度上是取决于即时编译器所输出的代码质量。

HotSpot虚拟机中包含有两个即时编译器,分别是编译时间较短但输出代码优化程度较低的客户端编译器(简称为C1)以及编译耗时长但输出代码优化质量也更高的服务端编译器(简称为C2),通常它们会在分层编译机制下与解释器互相配合来共同构成HotSpot虚拟机的执行子系统的。

自JDK 10起,HotSpot中又加入了一个全新的即时编译器:Graal编译器,看名字就可以联想到它是来自于前一节提到的Graal VM。Graal编译器是作为C2编译器替代者的角色登场的。C2的历史已经非常长了,可以追溯到Cliff Click大神读博士期间的作品,这个由C++写成的编译器尽管目前依然效果拔群,但已经复杂到连Cliff Click本人都不愿意继续维护的程度。而Graal编译器本身就是由Java语言写成,实现时又刻意与C2采用了同一种名为“Sea-of-Nodes”的高级中间表示(High IR)形式,使其能够更容易借鉴C2的优点。Graal编译器比C2编译器晚了足足二十年面世,有着极其充沛的后发优势,在保持能输出相近质量的编译代码的同时,开发效率和扩展性上都要显著优于C2编译器,这决定了C2编译器中优秀的代码优化技术可以轻易地移植到Graal编译器上,但是反过来Graal编译器中行之有效的优化在C2编译器里实现起来则异常艰难。这种情况下,Graal的编译效果短短几年间迅速追平了C2,甚至某些测试项中开始逐渐反超C2编译器。Graal能够做比C2更加复杂的优化,如“部分逃逸分析”(Partial Escape Analysis),也拥有比C2更容易使用“激进预测性优化”(Aggressive Speculative Optimization)的策略,支持自定义的预测性假设等等。

今天的Graal编译器尚且年幼,还未经过足够多的实践验证,所以仍然带着“实验状态”的标签,需要用开关参数去激活,这让笔者不禁联想起JDK 1.3时代,HotSpot虚拟机刚刚横空出世时的场景,同样也是需要用开关激活,也是作为Classic虚拟机的替代品的一段历史。

Graal编译器未来的前途可期,作为Java虚拟机执行代码的最新引擎,它的持续改进,会同时为HotSpot与Graal VM注入更快更强的驱动力。

Kudos to Star
总字数: 851 字  最后更新: 6/28/2020, 11:19:57 AM