【Java基础面试题003】Java的JIT | AOT是什么？

回答重点

Java中的JIT编译器（Just-In-Time，即时编译）是一种在程序运行时将字节码转为机器码的技术。

因为这种转换是在程序运行时即时进行的，因此得名"Just-In-Time"。

JIT监测到热点代码（频繁执行的代码段）时，就将这段Java代码提前编译成本地机器码，空间换时间，减少解释执行的开销，提高运行效率，也使得Java代码接近本地代码的性能。

（本地代码：指的是当前机器的经过编译后CPU可直接执行的机器码，性能会非常高）

Java的AOT（Ahead-Of-Time，预编译）是一种在编译期将所有或部分字节码转换成机器码。这是一个静态过程，发生在应用程序运行之前。

扩展知识

热点代码（Hotspot Code）

JIT编译器重点优化"热点代码"，即被多次调用的方法，还有被多次执行的循环体。通过分析代码执行频率，JIT能识别这些热点并进行优化编译

JIT的优化编译采用了多种技术：如方法内联（Inlining）、逃逸分析（Escape Analysis）、循环展开（Loop Unrolling）等，使得编译后的机器码更加高效

JIT编译的类型

C1编译效率比C2快，但是优化效果不如C2

• C1（Client Compiler）：用于快速启动的轻量级优化，适用于客户端应用程序
• C2（Server Compiler）：用于长时间运行的重量级优化，适用于服务端的应用程序

JIT的调优

JVM提供了多种参数用于调优JIT编译器，如-XX:+PrintCompilation用于输出编译信息，-XX:TieredStopAtLevel控制JIT编译级别等

通过调优，可以在启动时间和运行性能之间取得平衡

JVM将执行状态分成了5个层次：

0层，解释执行（Interpreter）

1层，使用C1即时编译器编译执行（不带profiling）

2层，使用C1即时编译器编译执行（带基本的profiling）

3层，使用C1即时编译器编译执行（带完全的profiling）

4层，使用C2即时编译器编译执行

AOT的工作原理

AOT编译是在构建阶段的编译期间对全部Java字节码进行静态分析，并将其编译为目标平台的机器码。编译后的代码可以直接运行在目标硬件上，无需在运行时通过JVM进行解释或即时编译

（构建阶段包括：源代码编译，依赖管理，资源处理，AOT编译，打包和发布）

AOT的优点

• 快速启动：由于代码已经编译为本地机器码，AOT减少了程序启动时的编译开销，适合需要快速启动的应用场景
• 更小的内存占用：在不需要JIT编译器的情况下，AOT编译减少了JVM的内存占用

AOT的缺点

缺乏运行时优化：AOT编译器由于缺乏运行时信息，AOT 只能基于静态分析进行代码优化，无法像JIT编译器那样利用运行时的动态信息进行深度优化。可能导致在长时间运行的应用程序中性能低于JIT

平台依赖性：AOT编译出的机器码是针对特定平台的，缺乏跨平台的灵活性

AOT的使用场景

也就是可以不需要JIT编译器的情况

        ①部分资源有限的嵌入式系统，这些设备通常具有较小的内存和处理能力，AOP能提供一个轻量级的解决方案；

        ②还有简单脚本工具，桌面小工具；

        ③还有某些容器化环境，希望缩短启动时间，无需再容器运行时依赖JIT编译

以及对启动性能比较敏感的场景

Java自带的AOT工具

• GraalVM：GraalVM是一个多语言虚拟机，支持Java的AOT编译。它可以将Java应用程序编译成独立的本地可执行文件，这些文件不依赖JVM，即可直接运行在操作系统中
• jaotc：在Java9中引用的jaotc工具可以将Java字节码编译为AOT的本地代码，不过jaotc的 使用在生产环境中并不广泛