【jvm】C1编译器

1. 说明

• 1.JVM（Java Virtual Machine）C1编译器是Java虚拟机中的一个即时编译器（Just-In-Time Compiler，JIT），也称为Client Compiler。

2. 作用

• 1.将Java字节码转换为本地机器代码，以提高程序的执行效率。
• 2.在运行时，JVM会动态地将经常执行的字节码编译为本地机器代码，这个过程包括对代码进行优化，以提高执行速度。

3. 特点

• 1.快速启动：C1编译器关注局部性优化，生成的代码速度较快，但优化程度相对较低。这使得C1编译器非常适合于执行时间较短或对启动性能有要求的程序，如GUI应用等。
• 2.简单优化：C1编译器会对代码进行一些基本的优化，如条件表达式消除、基本块消除、全局值编号（GVN）优化、数组范围检查消除和NULL检查消除等。这些优化有助于减少代码的大小和提高执行效率。
• 3.平台无关性：C1编译器生成的中间表示（IR）具有平台无关性，这使得优化过程更加方便。在优化完成后，C1编译器会将高级中间表示（HIR）转换为低级中间表示（LIR），然后基于LIR进行寄存器分配和机器代码生成。

4. 编译流程

• 1.字节码解析生成HIR：C1编译器首先会解析Java字节码，并生成高级中间表示（HIR）。HIR是由基本块构成的控制流图，基本块内部是SSA（Static Single Assignment）形式的指令序列。
• 2.HIR优化：在生成HIR后，C1编译器会对其进行一系列优化，如条件表达式消除、基本块消除、GVN优化、数组范围检查消除和NULL检查消除等。
• 3.HIR生成LIR：优化完成后，C1编译器会将HIR转换为低级中间表示（LIR）。
• 4.线性扫描寄存器分配：基于LIR，C1编译器会进行线性扫描寄存器分配，将虚拟寄存器映射到物理寄存器上。
• 5.机器代码生成：最后，C1编译器会生成本地机器代码，并将其放入nmethod中，以便JVM直接执行。

5. C1编译器与分层编译

• 1.在Java 7中，引入了分层编译（Tiered Compilation）的概念。
• 2.分层编译综合了C1编译器的启动性能优势和C2编译器的峰值性能优势。
• 3.分层编译将编译过程分为多个层次，每个层次都对应不同的优化级别。
• 4.第1层到第3层都使用C1编译器进行编译，但优化级别逐渐提高。
• 5.第4层则使用C2编译器进行编译，启用更多耗时较长的优化。
• 6.通过分层编译，JVM可以根据程序的运行情况动态地选择合适的编译路径，以达到最佳的性能表现。
• 7.例如，在程序启动阶段，JVM可能会选择使用C1编译器进行快速编译；而在程序运行稳定后，则可能会选择使用C2编译器进行更深入的优化。

6. C1编译器的相关参数

• 1.JVM提供了多个参数来控制C1编译器的行为。
• 2.-client：强制指定JVM使用C1编译器。
• 3.-XX:+TieredCompilation：开启分层编译（JDK 8之后默认开启）。
• 4.-XX:TieredStopAtLevel=N：将分层编译停留在第N层。例如，-XX:TieredStopAtLevel=3表示仅使用C1编译器进行编译，而不使用C2编译器。
• 5.-XX:+PrintCompilation：输出应用代码的编译细节，方便进行性能调优。