前言
Java 中有 2 种编译：
前端编译：.java 文件 → .class 文件运行时编译：运行时将字节码→机器码，通过JIT或解释器
本文分析运行时编译器，如何实现对 Java 代码的优化。
类编译加载执行过程
Java 从编译到运行的过程如下：
类编译
就是前面所说的 .java 文件 → .class 文件，可以通过 javac 命令完成。
类加载
当一个类被创建实例或者被其它对象引用时，虚拟机在没有加载过该类的情况下，会通过类加载器将字节码文件加载到内存中。
类连接
验证
验证类符合Java规范和JVM规范，在保证符合规范的前提下，避免危害虚拟机安全。
准备
为类的静态变量分配内存，初始化为系统的初始值。对于final static修饰的变量，直接赋值为用户的定义值。例如，private final static int value=123，会在准备阶段分配内存，并初始化值为123，而如果是 private static int value=123，这个阶段value的值仍然为0。
解析
将符号引用转为直接引用的过程。在编译时，Java类并不知道所引用的类的实际地址，因此只能使用符号引用来代替。类结构文件的常量池中存储了符号引用，包括类和接口的全限定名、类引用、方法引用以及成员变量引用等。如果要使用这些类和方法，就需要把它们转化为JVM可以直接获取的内存地址或指针，即直接引用。
类初始化
VM首先将执行构造器<clinit>方法，编译器会在将 .java 文件编译成 .class 文件时，收集所有类初始化代码，包括静态变量赋值语句、静态代码块、静态方法，收集在一起成为<clinit>() 方法。
即时编译
类在调用执行过程中，执行引擎会把字节码转为机器码，然后在操作系统中才能执行。在字节码转换为机器码的过程中，虚拟机中还存在着一道编译——即时编译。
在执行时，虚拟机首先会由解释器完成编译，当发现热点代码后，即时编译器（JIT）会把这些代码编译成本地平台相关的机器码，并进行各个层次的优化，保存到内存中。
即时编译器类型
Java 8 有2个：
C1 编译器（Client Compiler）：简单快速的编译器，主要在于局部性的优化，适用于执行时间较短或对启动性能有要求的程序。C2 编译器（Server Compiler）：适用于执行时间较长的程序。
Java 9 引入了 AOT 编译器，可以在程序运行前进行静态编译，可以避免运行时的编译消耗和内存消耗，class 文件可以直接编译成 so 二进制文件。
Java 10 引入了JIT编译器Graal，C1 编译器和 C2 编译器都是用 C++ 实现的，Graal 是使用 Java 实现的。
热点探测
是 JIT 优化的条件，是基于计数器的，为每个方法建立计数器统计方法的执行次数，超过一定阈值就认为是热点方法。
有 2 种计数器：
方法调用计数器（Invocation Counter）：统计方法被调用的次数回边计数器（Back Edge Counter）：统计一个方法中循环体代码执行的次数，在字节码中遇到控制流向后跳转的指令称为“回边”（Back Edge）.目的是为了触发OSR（On StackReplacement）编译，即栈上编译，将热点代码编译成机器语言并缓存。
编译优化技术
方法内联
调用一个方法通常要经历压栈和出栈。调用方法是将程序执行顺序转移到存储该方法的内存地址，将方法的内容执行完后，再返回到执行该方法前的位置。
这种执行操作要求在执行前保护现场并记忆执行的地址，执行后要恢复现场，并按原来保存的地址继续执行。 方法调用会产生一定的时间和空间方面的开销。
对于那些方法体代码不大，又频繁调用的方法，可以使用方法内联，把目标方法的代码复制到发起调用的方法中，避免发生真实的方法调用。
逃逸分析
逃逸分析（Escape Analysis）是判断一个对象是否被外部方法引用或外部线程访问的分析技术，编译器会根据逃逸分析的结果对代码进行优化。
- 栈上分配：对象默认是分配在堆中的，对象不再使用时，需要垃圾回收。如果逃逸分析一个对象仅在方法中使用，可以将对象分配在栈上，该对象可以随着方法的调用结束自动回收内存。Java 8 并没有实现栈上分配。
- 锁消除
- 标量替换：如果对象不被外部访问，且这个对象可以被拆分，则可以不创建这个对象，而是直接创建它的成员变量来替代。对象拆分后，对象的成员变量在栈或寄存器上，原对象无需内存空间。
