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实时Java,第2部分 - 比较编译技术 - 编程入门网

作者 佚名技术 来源 NET编程 浏览 发布时间 2012-06-16
间。不仅这些编译延迟了应用程序达到稳定状态的时间(想像 Web 服务器经历一个初始阶段后才能够执行实际有用的工作),而且在准备阶段中频繁执行的方法可能对应用程序的稳定状态的性能所起的作用也不大。如果 JIT 编译会延迟启动又不能显著改善应用程序的长期性能,则执行这种编译就非常浪费。虽然所有的现代 JVM 都执行调优来减轻启动延迟,但是并非在所有情况下都能够完全解决这个问题。

其次,有些应用程序完全不能忍受动态编译带来的延迟。如 GUI 接口之类交互式应用程序就是这样的例子。在这种情况下,编译活动可能对用户使用造成不利影响,同时又不能显著地改善应用程序的性能。

最后,用于实时环境并具有严格的任务时限的应用程序可能无法忍受编译的不确定性性能影响或动态编译器本身的内存开销。

因此,虽然 JIT 编译技术已经能够提供与静态语言性能相当(甚至更好)的性能水平,但是动态编译并不适合于某些应用程序。在这些情况下,Java 代码的提前(Ahead-of-time,AOT)编译可能是合适的解决方案。

AOT Java 编译

大致说来,Java 语言本地编译应该是为传统语言(如 C++ 或 Fortran)而开发的编译技术的一个简单应用。不幸的是,Java 语言本身的动态特性带来了额外的复杂性,影响了 Java 程序静态编译代码的质量。但是基本思想仍然是相同的:在程序执行前生成 Java 方法的本地代码,以便在程序运行时直接使用本地代码。目的在于避免 JIT 编译器的运行时性能消耗或内存消耗,或者避免解释程序的早期性能开销。

实时Java,第2部分 - 比较编译技术(4)

时间:2011-06-22 Mark Stoodley Kenne

挑战

动态类加载是动态 JIT 编译器面临的一个挑战,也是 AOT 编译的一个更重要的问题。只有在执行代码引用类的时候才加载该类。因为是在程序执行前进行 AOT 编译的,所以编译器无法预测加载了哪些类。就是说编译器无法获知任何静态字段的地址、任何对象的任何实例字段的偏移量或任何调用的实际目标,甚至对直接调用(非虚调用)也是如此。在执行代码时,如果证明对任何这类信息的预测是错误的,这意味着代码是错误的并且还牺牲了 Java 的一致性。

因为代码可以在任何环境中执行,所以类文件可能与代码编译时不同。例如,一个 JVM 实例可能从磁盘的某个特定位置加载类,而后面一个实例可能从不同的位置甚至网络加载该类。设想一个正在进行 bug 修复的开发环境:类文件的内容可能随不同的应用程序的执行而变化。此外,Java 代码可能在程序执行前根本不存在:比如 Java 反射服务通常在运行时生成新类来支持程序的行为。

缺少关于静态、字段、类和方法的信息意味着严重限制了 Java 编译器中优化框架的大部分功能。内联 可能是静态或动态编译器应用的最重要的优化,但是由于编译器无法获知调用的目标方法,因此无法再使用这种优化。

AOT 代码因此必须在没有解析每个静态、字段、类和方法引用的情况下生成。执行时,每个这些引用必须利用当前运行时环境的正确值进行更新。这个过程可能直接影响第一次执行的性能,因为在第一次执行时将解析所有引用。当然,后续执行将从修补代码中获益,从而可以更直接地引用实例、静态字段或方法目标。

另外,为 Java 方法生成的本地代码通常需要使用仅在单个 JVM 实例中使用的值。例如,代码必须调用 JVM 运行时中的某些运行时例程来执行特定操作,如查找未解析的方法或分配内存。这些运行时例程的地址可能在每次将 JVM 加载到内存时变化。因此 AOT 编译代码需要绑定到 JVM 的当前执行环境中,然后才能执行。其他的例子有字符串的地址和常量池入口的内部位置。

在 WebSphere Real Time 中,AOT 本地代码编译通过 jxeinajar 工具(参见图 2)来执行。该工具对 JAR 文件中所有类的所有方

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