Java虚函数&&内联优化

2021-06-24 本文已影响0人邵红晓

Java 虚函数

上代码

static class A{
        public void call(){
            System.out.println("fun a");
        }
    }
    static class B extends A{
        public void call(){
            System.out.println("fun b");
        }
    }
    public static void main(String args[])  {
        A a = new A();
        B b = new B();
        A c;
        c = a;
        c.call();
        c = b;
        c.call();
    }
fun a
fun b

javac testdemo.java
javap -v testdemo

  public static void main(java.lang.String[]);
    descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
    flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
    Code:
      stack=2, locals=4, args_size=1
         0: new           #2                  // class testdemo$A
         3: dup
         4: invokespecial #3                  // Method testdemo$A."<init>":()V
         7: astore_1
         8: new           #4                  // class testdemo$B
        11: dup
        12: invokespecial #5                  // Method testdemo$B."<init>":()V
        15: astore_2
        16: aload_1
        17: astore_3
        18: aload_3
        19: invokevirtual #6                  // Method testdemo$A.call:()V
        22: aload_2
        23: astore_3
        24: aload_3
        25: invokevirtual #6                  // Method testdemo$A.call:()V
        28: return
      LineNumberTable:
        line 16: 0
        line 17: 8
        line 19: 16
        line 20: 18
        line 21: 22
        line 22: 24
        line 23: 28
}

首先虚函数本来就是一个“正常”的函数，只不过它有一个隐含参数接受对象指针而已
aload_1 从局部变量表的相应位置装载一个对象引用到操作数栈的栈顶，astore_1用于将栈顶的相应类型数据保入局部变量表的1位置，invokespecial用来调用类的构造函数，invokevirtual用来调用普通函数
invokevirtual：该指令用于调用虚方法，从字节码指令的命名上也可以看出，java中的普通成员函数就是虚函数。
C++ Java
虚函数 -------- 普通函数
纯虚函数 -------- 抽象函数
抽象类 -------- 抽象类
虚基类 -------- 接口

内联优化

在说内联函数之前，先说说函数的调用过程。
1、调用某个函数实际上将程序执行顺序转移到该函数所存放在内存中某个地址，将函数的程序内容执行完后再返回到转去执行该函数前的地方。这种转移操作要求在转去前要保护现场并记忆执行的地址，转回后先要恢复现场，并按原来保存地址继续执行。也就是通常说的压栈和出栈。因此，函数调用要有一定的时间和空间方面的开销。那么对于那些函数体代码不是很大，又频繁调用的函数来说，这个时间和空间的消耗会很大。

内联函数（有时称作在线函数或编译时期展开函数）是一种编程语言结构，用来建议编译器对一些特殊函数进行内联扩展（有时称作在线扩展）；也就是说建议编译器将指定的函数体插入并取代每一处调用该函数的地方（上下文），从而节省了每次调用函数带来的额外时间开支。

2、那怎么解决这个性能消耗问题呢，这个时候需要引入内联函数了。内联函数就是在程序编译时，编译器将程序中出现的内联函数的调用表达式用内联函数的函数体来直接进行替换。显然，这样就不会产生转去转回的问题，但是由于在编译
时将函数体中的代码被替代到程序中，因此会增加目标程序代码量，进而增加空间开销，而在时间代销上不象函数调用时那么大，可见它是以目标代码的增加为代价来换取时间的节省。

Just-In-Time (JIT) 编译器是运行时环境的一个组件，通过在运行时将字节码编译为本机机器代码来提高 Java™ 应用程序的性能。
JIT编译的关键一点就是JVM会自动地监控正在被解释器执行的方法。一旦某个方法被视为频繁调用，这个方法就会被标记，进而编译成本地机器指令。这些频繁执行的方法的编译由后台的一个JVM线程来完成。在编译完成之前，JVM会执行这个方法的解释执行版本。一旦该方法编译完成，JVM会使用将方法调度表中该方法的解释的版本替换成编译后的版本。

3、Hotspot虚拟机有很多JIT编译优化的技术，但是其中最重要的一个优化技术就是内联。
在内联的过程中，JIT编译器有效地将一个方法的方法体提取到其调用者中，从而减少虚方法调用。举个例子，看如下的代码：

public int add(int x, int y) { 
  return x + y; 
} 
int result = add(a, b);

当内联发生之后，上述代码会变成
int result = a + b;

不会引起额外的性能损失
减少指针的间接引用
不需要对内联方法进行虚方法查找
内联取决于方法的大小 -XX:MaxInlineSize=35 byte，Jarscan的工具来帮助我们检测程序中有多少方法是对内联友好的。

参考
https://www.huaweicloud.com/articles/bbef8351313c87e7e793b174ad390cae.html

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