JVM详解之:HotSpot VM中的Intrinsic methods
简介
内置方法是什么呢?它和inline method有什么关系呢?内置方法是怎么实现的呢?所有的问题都可以在本文找到答案。
什么是Intrinsic Methods
什么是内置方法呢?
维基百科给出的定义是这样的:
在计算机软件中,按照编译器理论,固有方法(或内置方法)是可在给定编程语言中使用的方法,该编程语言的实现由编译器专门处理。通常,它可以将自动生成的指令序列替换为原始方法调用,类似于内联方法。与内联方法不同,编译器对内置方法有深入的了解,因此可以针对给定情况更好地集成和优化它。
实现内置方法的编译器通常仅在程序请求优化时才启用它们,否则会退回到语言运行时环境提供的默认实现。
所以总结一下,内置方法就是编译器内置的方法实现。
内置方法的特点
内置方法有什么特点呢?我们在这里总结一下。
01
多样性
因为内置方法是在编译器内部实现的,所以不同的虚拟机,其内置方法是不一样的。
我们不能直接说哪个方法是内置方法,因为不同的JVM是不同的。
02
兼容性
内置方法是在需要的时候才会使用的,如果在不需要的时候则会回退到普通的方法实现,也就是java代码的实现。
所以在java源代码级别来看,内置方法和非内置方法是一样的。他们的区别在于JVM的实现。
03
java语义的扩展
有些方法用普通的java代码是无法实现的。比如
sun.misc.Unsafe.compareAndSwapInt()
我们只能使用JNI或者内置方法来对其实现。所以内置方法可以实现对java语义的扩展。
一般来说,JDK和核心库中,能使用内置方法优化都已经优化了。所以我们在平时的代码调用中,一定要尽可能的使用JDK的公共API和核心库,这样才能充分利用内置方法的特性,从而提升程序效率。
Hotspot VM中的内置方法
那么对于Hotspot VM来说,内置的方法有哪些呢?
Hotspot VM中所有的内置方法都在src/share/vm/classfile/vmSymbols.hpp类中:
上图我只截取了部分标记为intrinsic方法的类的说明。
可以看到java.lang.Math中大部分的方法都是intrinsic的方法。
怎么查看我们代码中调用的方法是不是intrinsic方法呢?
很简单,在java命令之前加上这些参数即可:
-XX:+UnlockDiagnosticVMOptions -XX:+PrintCompilation -XX:+PrintInlining
举个最常用的查看java版本的例子:
java -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions -XX:+PrintCompilation -XX:+PrintInlining version
看下输出结果:
从结果可以很清楚的看到,java.lang.System.arraycopy方法是内置方法。
另外我们可以通过更加底层的汇编语言来查看,再添加
-XX:+PrintAssembly
我们看下输出结果:
invokestatic意味着该方法就是intrinsified方法。
intrinsic方法和内联方法
内联方法就是把调用方函数代码”复制”到调用方函数中,减少因函数调用开销的技术。
intrinsic方法大部分都是内联方法。
intrinsic方法的实现
前面我们提到了内置方法是在编译器实现的。
在Hotspot VM中其实有3中编译器。
第一种就是javac将java源代码编译成为字节码。
在这一层,只有一些math方法和bootstrapping的MethodHandle是在这一层实现的。
第二种就是在JIT的Client Compiler (C1)。
第三种就是在JIT的Server Compiler (C2)。
举一个例子,我们看一下java.lang.System.currentTimeMillis()方法:
@HotSpotIntrinsicCandidate
public static native long currentTimeMillis();
JDK源码使用了HotSpotIntrinsicCandidate注解。这个注解只是表示该方法可能会被用于Intrinsic,而并不意味着一定使用Intrinsic。
这个方法在Interpreter级别是没有intrinsified。因为这是一个native方法,所以会通过JNI调用底层的C++实现。
而在C1和C2级别,会使用intrinsified, 直接调用os::javaTimeMillis()。
好处就是减少了JNI的使用,提升效率。
好了问题来了,我们可以自己实现intrinsified方法吗?
答案是可以,不过需要修改底层的JVM实现。
这里有两个具体的例子,感兴趣的大家可以自行研究。
C1级别修改(First cut: C1 Class.isInstance intrinsic):
https://gist.github.com/rednaxelafx/2830194
C2级别修改(Example (XS) of adding an intrinsic method to HotSpot C2. Patch against HS20-b12):
https://gist.github.com/rednaxelafx/1986224
Graal
因为Hotspot VM是用C++编写的,如果要添加Intrinsic方法,对于那些不熟悉C++的朋友来说就太难了。
没关系,Oracle开发了一个项目叫做Graal。
Graal是一个用java编写的新款JIT编译器。
Graal是基于Java的JIT编译器,是JDK 9中引入的实验性Ahead-of-Time(AOT)编译器的基础。
开启Graal的参数:
-XX:+UnlockExperimentalVMOptions -XX:+UseJVMCICompiler
通过Graal,我们可以用java来实现Intrinsic方法,想想就让人兴奋。
总结
Intrinsic方法是一个非常有用的特性,希望大家能够喜欢。
- [快学Python3]List(列表)
- [快学Python3]Tuple(元组)
- HDU 1248 寒冰王座(完全背包裸题)
- [快学Python3]String(字符串)
- [快学Python3]XML解析处理 - Element Tree
- Educational Codeforces Round 21(A.暴力,B.前缀和,C.贪心)
- [快学Python3]JSON解析
- Codeforces 754A Lesha and array splitting(简单贪心)
- [快学Python3]日期和时间处理
- Codeforces Round #412 (rated, Div. 2, base on VK Cup 2017 Round 3)(A.B.C,3道暴力题,C可二分求解)
- [快学Python3]目录与文件操作
- Codeforces Round #411 (Div. 2)(A,B,C,D 四水题)
- [快学Python3]INI文件读写
- [快学Python3]迭代器和生成器
- java教程
- Java快速入门
- Java 开发环境配置
- Java基本语法
- Java 对象和类
- Java 基本数据类型
- Java 变量类型
- Java 修饰符
- Java 运算符
- Java 循环结构
- Java 分支结构
- Java Number类
- Java Character类
- Java String类
- Java StringBuffer和StringBuilder类
- Java 数组
- Java 日期时间
- Java 正则表达式
- Java 方法
- Java 流(Stream)、文件(File)和IO
- Java 异常处理
- Java 继承
- Java 重写(Override)与重载(Overload)
- Java 多态
- Java 抽象类
- Java 封装
- Java 接口
- Java 包(package)
- Java 数据结构
- Java 集合框架
- Java 泛型
- Java 序列化
- Java 网络编程
- Java 发送邮件
- Java 多线程编程
- Java Applet基础
- Java 文档注释
- CentOS7挂载新数据盘的完整步骤
- Linux下安装Keepalived及原理分析
- centos6搭建gitlab的方法步骤
- Linxu服务器上安装JDK 详细步骤
- linux 不改变目录结构移动 home 目录到新分区的操作方法
- ubuntu14.04安装opencv3.0.0的操作方法
- Linux中让alias设置永久生效的方法详解
- Centos系统下“无法打开并写入文件”问题的解决
- 如何在Linux下设置录音笔时间
- Linux下ZooKeeper分布式集群安装教程
- CentOS 6.5中利用yum搭建LNMP环境的步骤详解
- Linux下Kafka分布式集群安装教程
- Centos下升级Python及Mongodb驱动安装问题
- centOS6中使用crontab定时运行执行jar程序的脚本
- 基于cobbler 实现自动安装linux系统