JVM 基础篇17 —— 编译期(四)

即时编译器优化技术一览:



公共子表达式消除

公共子表达式消除是一个普遍应用于各种编译器的经典优化技术,它的含义是:如果一个表达式E已经被计算过了,并且从先前的计算到现在E中所有变量的值都没有发生变化,那么E的这次出现就成为了公共子表达式。对于这种表达式,没有必要花时间再对它进行计算,只需要直接用前面计算过的表达式结果代替E就可以了。如果这种优化仅限于程序的基本块内,便称为局部公共子表达式消除(Local Common Subexpression Elimination),如果这种优化的范围涵盖了多个基本块,那就称为全局公共子表达式消除(Global Common Subexpression Elimination)。

数组边界检查消除

数组边界检查消除(Array Bounds Checking Elimination)是即时编译器中的一项语言相关的经典优化技术。我们知道Java语言是一门动态安全的语言,对数组的读写访问也不像C、C++那样本质上是裸指针操作。如果有一个数组foo[],在Java语言中访问数组元素foo[i]的时候系统将会自动进行上下界的范围检查,如果范围异常,则抛出一个运行时异常:java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException。这对软件开发者来说是一件很好的事情,即使程序员没有专门编写防御代码,也可以避免大部分的溢出攻击。但是对于虚拟机的执行子系统来说,每次数组元素的读写都带有一次隐含的条件判定操作,对于拥有大量数组访问的程序代码,这无疑也是一种性能负担。

无论如何,为了安全,数组边界检查肯定是必须做的,但数组边界检查是不是必须在运行期间一次不漏地检查则是可以“商量”的事情。例如这个简单的情况:数组下标是一个常量,如foo[3],只要在编译期根据数据流分析来确定foo.length的值,并判断下标“3”没有越界,执行的时候就无须判断了。更加常见的情况是数组访问发生在循环之中,并且使用循环变量来进行的数组访问,如果编译器只要通过数据流分析就可以判定循环变量的取值范围永远在区间[0,foo.length)之内,那在整个循环中就可以把数组的上下界检查消除掉,这可以节省很多次的条件判断操作。

与语言相关的其他消除操作还有不少,如自动装箱消除(Autobox Elimination)、安全点消除(Safepoint Elimination)、消除反射(Dereflection)等

由于即时编译器的优化方法实在太多,远不是一两节所能讲完的。剩下的如方法内联(可以见前面"JVM中的方法调用与优化"章节)等就不一一说明了,感兴趣的可以自行了解....

更新时间:2020-09-11 21:54:32

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最后更新:2020-09-11 21:54:32

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