JIT(just in time):即时编译编译器，能够加速 Java 程序的执行速度。通常通过 javac 将java代码编译，转换成 java 字节码，JVM将字节码将其翻译成机器指令，逐条读入，逐条解释翻译。很显然，经过解释执行，其执行速度必然会比可执行的二进制字节码程序慢很多。为了提高执行速度，引入了JIT，它会在运行时把翻译过的机器码保存起来，以备下次使用。

JIT 编译过程

JIT默认是启用的，JVM 读入.class文件解释后发给JIT编译器，然后它将字节码编译成本机机器代码，下图展示了该过程:

Hot Spot 编译

当 JVM 执行代码时，它并不立即开始编译代码。这主要有两个原因：

首先，如果这段代码只会被执行一次，那么编译就是在浪费精力。如果一段代码被多次执行，那么编译就非常值得了。因此，编译器具有的这种权衡能力会首先执行解释后的代码，然后再去分辨哪些方法会被频繁调用来保证其本身的编译。Java代码开始都是被编译器编译成字节码文件，然后字节码文件会被交由 JVM 解释执行，其实Java本身是一种半编译半解释执行的语言。Hot Spot VM 采用了 JIT compile 技术，将运行频率很高的字节码直接编译为机器指令执行以提高性能(以 method 为翻译单位，还会保存起来，第二次执行就不用翻译了)直接执行。

第二个原因是最优化，当 JVM 执行某一方法或遍历循环的次数越多，就会更加了解代码结构，那么 JVM 在编译代码的时候就做出相应的优化。

寄存器和主存

其中一个最重要的优化策略是编译器可以决定何时从主存取值，何时向寄存器存值。考虑下面这段代码：

主存 or 寄存器测试代码

public class RegisterTest {

private int sum;

public void calculateSum(int n) {

for (int i = 0; i < n; ++i) {

sum += i;

}

}

}

从主存中检索值是开销很大的操作，需要多次循环才可以完成操作。正如上面的例子，如果循环的每一次都是从主存取值，性能是非常低的。相反，编译器加载一个寄存器给 sum 并赋予其初始值，利用寄存器里的值来执行循环，并将最终的结果从寄存器返回给主存。这样的优化策略则是非常高效的。但是线程的同步对于这种操作来说是至关重要的,这里请记住寄存器的使用是编译器的一个非常普遍的优化。

初级调优：客户模式或服务器模式

有两种编译模式可以选择，并且其会在运行时决定使用哪一种以达到最优性能。这两种编译模式的命名源自于命令行参数(eg: -client 或者 -server)。JVM Server 模式与 client 模式启动，最主要的差别在于：-server 模式启动时，速度较慢，但是一旦运行起来后，性能将会有很大的提升。原因是：当虚拟机运行在-client 模式的时候，使用的是一个代号为 C1 的轻量级编译器，而-server 模式启动的虚拟机采用相对重量级代号为 C2 的编译器。C2 比 C1 编译器编译的相对彻底，服务起来之后，性能更高。

通过 java -version 命令行可以直接查看当前系统使用的是 client 还是 server 模式。例如：

HOT SPOT 默认是混合模式，两者都有

中级编译器调优

大多数情况下，优化编译器其实只是选择合适的 JVM 以及为目标主机选择合适的编译器(-cient，-server 或是-xx:+TieredCompilation)。多层编译经常是长时运行应用程序的最佳选择，短暂应用程序则选择毫秒级性能的client 编译器。

优化代码缓存

当JVM编译代码时，它会将汇编指令集保存在代码缓存。代码缓存具有固定的大小，并且一旦它被填满，JVM 则不能再编译更多的代码。如何确定到底需要多大的代码缓存，通常的做法是将代码缓存变成默认大小的两倍或四倍。

编译阈值

在 JVM 中，编译是基于两个计数器的：一个是方法被调用的次数，另一个是方法中循环被回弹执行的次数。回弹可以有效的被认为是循环被执行完成的次数，不仅因为它是循环的结尾，也可能是因为它执行到了一个分支语句，例如 continue。当 JVM 执行一个 Java 方法，它会检查这两个计数器的总和以决定这个方法是否有资格被编译。如果有，则这个方法将排队等待编译。这种编译形式一般被叫做标准编译。但是如果方法里有一个很长的循环或者是一个永远都不会退出并提供了所有逻辑的程序会怎么样呢？这种情况下，JVM 需要编译循环而并不等待方法被调用。所以每执行完一次循环，分支计数器都会自增和自检。如果分支计数器计数超出其自身阈值，那么这个循环(并不是整个方法)将具有被编译资格。这种编译叫做栈上替换(OSR)，因为即使循环被编译了，这也是不够的：JVM 必须有能力当循环正在运行时，开始执行此循环已被编译的版本。标准编译是被-XX:CompileThreshold=Nflag 的值所触发。Client 编译器模式下，N 默认的值 1500，而 Server 编译器模式下，N 默认的值则是 10000。改变 CompileThreshold 标志的值将会使编译器相对正常情况下提前(或推迟)编译代码。在性能领域，改变 CompileThreshold 标志是很被推荐且流行的方法。事实上，您可能知道 Java 基准经常使用此标志(比如：对于很多 server 编译器来说，经常在经过 8000 次迭代后改变次标志)。

client 编译器和 server 编译器在最终的性能上有很大的差别，很大程度上是因为编译器在编译一个特定的方法时，对于两种编译器可用的信息并不一样。降低编译阈值，尤其是对于 server 编译器，承担着不能使应用程序运行达到最佳性能的风险，但是经过测试应用程序我们也发现，将阈值从 8000 变成 10000，其实有着非常小的区别和影响。

检查编译过程

中级优化的最后一点其实并不是优化本身，而是它们并不能提高应用程序的性能。它们是 JVM(以及其他工具)的各个标志，并可以给出编译工作的可见性。它们中最重要的就是–XX:+PrintCompilation(默认状态下是 false)。

如果 PrintCompilation 被启用，每次一个方法(或循环)被编译，JVM 都会打印出刚刚编译过的相关信息。不同的 Java 版本输出形式不一样，我们这里所说的是基于 Java 7 版本的。

编译日志中大部分的行信息都是下面的形式：

timestamp compilation_id attributes (tiered_level) method_name size depot

timestamp ：编译完成时的时间戳，compilation_id ：内部任务 ID

另起炉灶：

在编译原理中，把源代码翻译成机器指令，一般要经过以下几个重要步骤：

我们可以把将.java文件编译成.class的编译过程称之为前端编译。把将.class文件翻译成机器指令的编译过程称之为后端编译。

Java中的前端编译

前端编译主要指与源语言有关但与目标机无关的部分，包括词法分析、语法分析、语义分析与中间代码生成。

我们所熟知的javac的编译就是前端编译。除了这种以外，我们使用的很多IDE，如eclipse，idea等，都内置了前端编译器。主要功能就是把.java代码转换成.class代码。

词法分析

词法分析阶段是编译过程的第一个阶段。这个阶段的任务是从左到右一个字符一个字符地读入源程序，将字符序列转换为标记(token)序列的过程。这里的标记是一个字符串，是构成源代码的最小单位。在这个过程中，词法分析器还会对标记进行分类。词法分析器通常不会关心标记之间的关系(属于语法分析的范畴)，举例来说：词法分析器能够将括号识别为标记，但并不保证括号是否匹配。

语法分析

语法分析的任务是在词法分析的基础上将单词序列组合成各类语法短语，如“程序”，“语句”，“表达式”等等.语法分析程序判断源程序在结构上是否正确.源程序的结构由上下文无关文法描述。

语义分析

语义分析是编译过程的一个逻辑阶段， 语义分析的任务是对结构上正确的源程序进行上下文有关性质的审查，进行类型审查。语义分析是审查源程序有无语义错误，为代码生成阶段收集类型信息。

语义分析的一个重要部分就是类型检查。比如很多语言要求数组下标必须为整数，如果使用浮点数作为下标，编译器就必须报错。再比如，很多语言允许某些类型转换，称为自动类型转换。

中间代码生成

在源程序的语法分析和语义分析完成之后，很多编译器生成一个明确的低级的或类机器语言的中间表示。该中间表示有两个重要的性质： 1.易于生成； 2.能够轻松地翻译为目标机器上的语言。

在Java中，javac执行的结果就是得到一个字节码，而这个字节码其实就是一种中间代码。

PS：著名的解语法糖操作，也是在javac中完成的。

Java中的后端编译

HotSpot虚拟机中内置了两个JIT编译器：Client Complier和Server Complier，分别用在客户端和服务端，目前主流的HotSpot虚拟机中默认是采用解释器与其中一个编译器直接配合的方式工作。

热点检测

要想触发JIT，首先需要识别出热点代码。目前主要的热点代码识别方式是热点探测(Hot Spot Detection)，有以下两种：

1、基于采样的方式探测(Sample Based Hot Spot Detection) ：周期性检测各个线程的栈顶，发现某个方法经常出险在栈顶，就认为是热点方法。好处就是简单，缺点就是无法精确确认一个方法的热度。容易受线程阻塞或别的原因干扰热点探测。

2、基于计数器的热点探测(Counter Based Hot Spot Detection)。采用这种方法的虚拟机会为每个方法，甚至是代码块建立计数器，统计方法的执行次数，某个方法超过阀值就认为是热点方法，触发JIT编译。

在HotSpot虚拟机中使用的是第二种——基于计数器的热点探测方法，因此它为每个方法准备了两个计数器：方法调用计数器和回边计数器。

方法计数器。顾名思义，就是记录一个方法被调用次数的计数器。

回边计数器。是记录方法中的for或者while的运行次数的计数器。

最后附上一张图：

参考： https://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-just-in-time/index.html