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JVM机能优化系列-(5) 初期编译优化

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5. 初期编译优化

夙兴编译优化主要指编译期举行的优化。

java的编译期可能指的以下三种:

  1. 前端编译器:将.java文件变成.class文件,比方Sun的Javac、Eclipse JDT中的增量式编译器(ECJ)
  2. JIT编译器(Just In Time Compiler):将字节码变成机器码,比方HotSpot VM的C1、C2编译器
  3. AOT编译器(Ahead Of Time Compiler):直接把*.java文件编译成当地机器码,比方GNU Compiler for the Java(GCJ)、Excelsior JET

本文中涉及到的编译器都仅限于第一类,第二类编译器跟java言语的关系不大。javac这类编译器对代码的运转效力几乎没有任何优化步伐,但javac做了很多针对java言语代码历程的优化步伐来改良程序员的编码作风和进步编码效力,java很多的语法特性都是靠编译器的语法糖来完成的。

5.1 javac编译器事情流程

Sun javac编译器的编译历程可以分为3个历程:

  • 剖析与添补标记表历程
  • 插进去式注解处置惩罚器的注解处置惩罚历程
  • 剖析与字节码生成历程

1. 剖析与添补标记表

剖析步骤包括了典范程序编译道理中的词法剖析与语法剖析两个历程。

词法、语法剖析:词法剖析是将源代码的字符流转变成标记(Token)鸠合,单个字符是程序编写历程的最小元素,而标记则是编译历程的最小元素,关键字、变量名、字面量、运算符都可以成为标记
语法剖析是根据Token序列组织笼统语法树的历程,笼统语法树(Abstract Syntax Tree,AST)是一种用来形貌程序代码语法构造的树形示意体式格局,语法树的每个节点都代表着程序代码中的一个语法构造(Construct),比方包、范例、修饰符、运算符、接口、返回值以至代码诠释等都可以是一个语法构造。

添补标记表:标记表(Symbol Table)是由一组标记地点和标记信息组成的表格,可以设想成K-V的情势。标记表中所登记的信息在编译的差别阶段都要用到。在语义剖析中,标记表所登记的内容将用于语义搜检和发作中间代码。在目的代码生成阶段,当对标记名举行地点分派时,标记表是地点分派的根据

2. 注解处置惩罚器

注解处置惩罚器是用于供应对注解的支撑,可以将其算作一组编译器的插件。

3. 语义剖析与字节码生成

语法剖析后,编译器获得了程序代码的笼统语法树示意,语法树能示意一个构造准确的源程序的笼统,但没法保证源程序是相符逻辑的。

这部份主要分以下几步,完成语义剖析与字节码生成:

  1. 标注搜检

标注搜检搜检的内容包括变量运用前是不是已被声明、变量与赋值之间的数据范例是不是可以婚配等。在标注搜检中,另有一个主要的行动称为常量折叠,这使得a=1+2比起a=3不会增添任何运算量

  1. 数据及掌握流剖析

数据及掌握流剖析是对程序上下文逻辑更进一步的考证,可以搜检出诸如程序局部变量在运用前是不是赋值、要领的每条途径是不是都有返回值、是不是一切的受查非常都被准确处置惩罚等

  1. 解语法糖

语法糖(Syntactic Sugar),也称糖衣语法,指在计算机言语中增加的某种语法,这类语法对言语的功用并没有影响,但轻易运用。java在当代编程言语中属于低糖言语,java中的主要语法糖包括泛型、可变参数、自动装箱/拆箱等,虚拟机运转时不支撑这些语法,它们在编译阶段复原回简朴的基础语法构造,这个历程称为解语法糖

  1. 字节码生成

字节码生成阶段不单单议时把前面各个步骤所生成的信息(语法树、标记表)转化成字节码写到磁盘中,编译器还举行了少许的代码增加和转换事情

5.2 Java语法糖

语法糖主要是为了轻易程序员的代码开发,这些语法糖并不会供应实质性的功用革新,然则他们能进步效力。

以下引见了Java中经常使用的语法糖。

泛型与范例擦除

Java中的参数化范例只在源码中存在,在编译后的字节码中,已被替换为本来的原生范例了,而且在响应的处所插进去了强迫转换代码。关于运转期的Java 言语来讲,ArrayList 和ArrayList 就是同一个类。所以说泛型手艺实际上就是 Java言语的一颗语法糖,Java言语中的泛型完成要领称为范例擦除,基于这类要领完成的泛型称为伪泛型。

以下两个要领,在编译时,由于范例擦除,变成了一样的原生范例List ,因而要领的特性署名变得一致,致使没法编译。

void method(List<Integer> list);
void method (List<String> list);

然则假如二者的返回值不一致,在JDK1.6中则可以编译经由过程,并不是由于返回值差别,所以重载胜利。只是由于到场返回值后,两个要领的字节码特性署名不一样了,所以可以共存。然则在JDK1.7和1.8中,依旧没法经由过程,会报两个要领在范例擦除后具有雷同的特性署名。

Java代码中的要领特性署名只包括要领称号、参数次序和参数范例,而在字节码中的特性署名还包括要领返回值及受查非常表。
要领重载请求要领具有差别的特性署名,返回值并不包括在要领的特性署名中,所以返回值不介入重载挑选。然则在Class字节码文件中,只需形貌符不是完全一致的两个要领就可以共存。

自动装箱和拆箱

自动装箱和拆箱完成了基础数据范例与对象数据范例之间的隐式转换。

public void autobox() {
    Integer one = 1;
    if (one == 1) {
        System.out.println(one);
    }
}

下面临自动装箱和自动拆箱举行细致引见:

自动装箱就是Java自动将原始范例值转换成对应的对象,比方将int的变量转换成Integer对象,这个历程叫做装箱,反之将Integer对象转换成int范例值,这个历程叫做拆箱。由于这里的装箱和拆箱是自动举行的非工资转换,所以就称作为自动装箱和拆箱。原始范例byte,short,char,int,long,float,double和boolean对应的封装类为Byte,Short,Character,Integer,Long,Float,Double,Boolean。

什么时刻发作自动装箱和拆箱,

  1. 赋值:
Integer iObject = 3; //autobxing - primitive to wrapper conversion
int iPrimitive = iObject; //unboxing - object to primitive conversion
  1. 要领挪用:当我们在要领挪用时,我们可以传入原始数据值或许对象,一样编译器会帮我们举行转换。
public static Integer show(Integer iParam){
   System.out.println("autoboxing example - method invocation i: " + iParam);
   return iParam;
}

//autoboxing and unboxing in method invocation
show(3); //autoboxing
int result = show(3); //unboxing because return type of method is Integer

自动装箱的弊病,

自动装箱有一个问题,那就是在一个轮回中举行自动装箱操纵的时刻,以下面的例子就会建立过剩的对象,影响程序的机能。

Integer sum = 0;
 for(int i=1000; i<5000; i++){
   sum+=i;
}

自动装箱与比较:

下面程序的输出效果是什么?

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
         
        Integer a = 1;
        Integer b = 2;
        Integer c = 3;
        Integer d = 3;
        Integer e = 321;
        Integer f = 321;
        Long g = 3L;
        Long h = 2L;
         
        System.out.println(c==d);
        System.out.println(e==f);
        System.out.println(c==(a+b));
        System.out.println(c.equals(a+b));
        System.out.println(g==(a+b));
        System.out.println(g.equals(a+b));
        System.out.println(g.equals(a+h));
    }
}

在诠释详细的效果时,起首必需邃晓以下两点:

  • 当"=="运算符的两个操纵数都是 包装器范例的援用,则是比较指向的是不是是同一个对象,而假如其中有一个操纵数是表达式(即包括算术运算)则比较的是数值(即会触发自动拆箱的历程)。
  • 关于包装器范例,equals要领并不会举行范例转换。

下面是程序的详细输出效果:

true
false
true
true
true
false
true

注意到关于Integer和Long,Java中,会对-128到127的对象举行缓存,当建立新的对象时,假如相符这个这个局限,而且已有存在的雷同值的对象,则返回这个对象,不然建立新的Integer对象。

关于上面的效果:

c==d:指向雷同的缓存对象,所以返回true;
e==f:不存在缓存,是差别的对象,所以返回false;
c==(a+b):直接比较的数值,因而为true;
c.equals(a+b):比较的对象,由于存在缓存,所以两个对象一样,返回true;
g==(a+b):直接比较的数值,因而为true;
g.equals(a+b):比较对象,由于equals也不会举行范例转换,a+b为Integer,g为Long,因而为false;
g.equals(a+h):和上面不一样,a+h时,a会举行范例转换,转成Long,接着比较两个对象,由于Long存在缓存,所以两个对象一致,返回true。

关于equals和==:

  • .equals(...) will only compare what it is written to compare, no more, no less.
  • If a class does not override the equals method, then it defaults to the equals(Object o) method of the closest parent class that has overridden this method.
  • If no parent classes have provided an override, then it defaults to the method from the ultimate parent class, Object, and so you're left with the Object#equals(Object o) method. Per the Object API this is the same as ==; that is, it returns true if and only if both variables refer to the same object, if their references are one and the same. Thus you will be testing for object equality and not functional equality.
  • Always remember to override hashCode if you override equals so as not to "break the contract". As per the API, the result returned from the hashCode() method for two objects must be the same if their equals methods show that they are equivalent. The converse is not necessarily true.

遍历轮回

遍历轮回语句是java5的新特性之一,在遍历数组、鸠合方面,为开发人员供应了极大的轻易。

public void circle() {
    Integer[] array = { 1, 2, 3, 4, 5 };

    for (Integer i : array) {

    System.out.println(i);

    }
}

在编译后的版本中,代码复原成了迭代器的完成,这也是为遍历轮回需要被遍历的类完成Iterable接口的缘由。

变长参数

Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);

前提编译

前提编译也是java言语的一种语法糖,根据布尔常量值的真假,编译器将会把分支中不成立的代码块消撤除。

public void ifdef() {if (true) {

System.out.println("true");

} else {//此处有正告--DeadCode

System.out.println("false");

}

}

对罗列和字符串的switch支撑

public void enumStringSwitch() {

String str = "fans";

switch (str) {

case "fans":

break;case "leiwen":

break;default:

break;

}

}

try-with-resources

在try语句中定义和封闭资本 jdk7供应了try-with-resources,可以自动封闭相干的资本(只需该资本完成了AutoCloseable接口,jdk7为绝大部份资本对象都完成了这个接口)。

staticStringreadFirstLineFromFile(Stringpath)throwsIOException{

try(BufferedReaderbr=newBufferedReader(newFileReader(path))){

returnbr.readLine();
}
}

运用docker建立MySQL容器,并在springboot中运用

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