小师妹学JVM之:JIT中的LogCompilation

简介

我们知道在JVM中为了加快编译速度，引入了JIT即时编译的功能。那么JIT什么时候开始编译的，又是怎么编译的，作为一个高傲的程序员，有没有办法去探究JIT编译的秘密呢？答案是有的，今天和小师妹一起带大家来看一看这个编译背后的秘密。

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LogCompilation简介

小师妹：F师兄，JIT这么神器，但是好像就是一个黑盒子，有没有办法可以探寻到其内部的本质呢？

追求真理和探索精神是我们作为程序员的最大优点，想想如果没有玻尔关于原子结构的新理论，怎么会有原子体系的突破，如果没有海森堡的矩阵力学，怎么会有量子力学的建立？

JIT的编译日志输出很简单，使用 -XX:+LogCompilation就够了。

如果要把日志重定向到一个日志文件中，则可以使用-XX:LogFile= 。

但是要开启这些分析的功能，又需要使用-XX:+UnlockDiagnosticVMOptions。 所以总结一下，我们需要这样使用：

-XX:+UnlockDiagnosticVMOptions -XX:+LogCompilation -XX:LogFile=www.flydean.com.log

LogCompilation的使用

根据上面的介绍，我们现场来生成一个JIT的编译日志，为了体现出专业性，这里我们需要使用到JMH来做性能测试。

JMH的全称是Java Microbenchmark Harness，是一个open JDK中用来做性能测试的套件。该套件已经被包含在了JDK 12中。

如果你使用的不是JDK 12，那么需要添加如下依赖：

<dependency>
    <groupId>org.openjdk.jmh</groupId>
    <artifactId>jmh-core</artifactId>
    <version>1.19</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.openjdk.jmh</groupId>
    <artifactId>jmh-generator-annprocess</artifactId>
    <version>1.19</version>
</dependency>

更多详情可以参考我之前写的： 在java中使用JMH（Java Microbenchmark Harness）做性能测试一文。

之前有的朋友说，代码也用图片，看起来好看，从本文之后，我们会尽量把代码也转成图片来展示：

看完我的JMH的介绍，上面的例子应该很清楚了，主要就是做一个累加操作，然后warmup 5轮，测试5轮。

在@Fork注解里面，我们可以配置jvm的参数，为什么我注释掉了呢？因为我发现在jvmArgsPrepend中的-XX:LogFile是不生效的。

没办法，我只好在运行配置中添加：

运行之后，你就可以得到输出的编译日志文件。

解析LogCompilation文件

小师妹：F师兄，我看了一下生成的文件好复杂啊，用肉眼能看得明白吗？

别怕，只是内容的多一点，如果我们细细再细细的分析一下，你会发现其实它真的非常非常......复杂!

其实写点简单的小白文不好吗？为什么要来分析这么复杂，又没人看，看了也没人懂的JVM底层.....

大概，这就是专业吧！

LogCompilation文件其实是xml格式的，我们现在来大概分析一下，它的结构，让大家下次看到这个文件也能够大概了解它的重点。

首先最基本的信息就是JVM的信息，包括JVM的版本，JVM运行的参数，还有一些properties属性。

我们收集到的日志其实是分两类的，第一类是应用程序本身的的编译日志，第二类就是编译线程自己内部产生的日志。

第二类的日志会以hs_c*.log的格式存储，然后在JVM退出的时候，再将这些文件跟最终的日志输出文件合并，生成一个整体的日志文件。

比如下面的两个就是编译线程内部的日志：

<thread_logfile thread='22275' filename='/var/folders/n5/217y_bgn49z18zvjch907xb00000gp/T//hs_c22275_pid83940.log'/>
<thread_logfile thread='41731' filename='/var/folders/n5/217y_bgn49z18zvjch907xb00000gp/T//hs_c41731_pid83940.log'/>

上面列出了编译线程的id=22275，如果我们顺着22275找下去，则可以找到具体编译线程的日志：

<compilation_log thread='22275'>
...
</compilation_log>

上面由compilation_log围起来的部分就是编译日志了。

接下来的部分表示，编译线程开始执行了，其中stamp表示的是启动时间，下图列出了一个完整的编译线程的日志：

<start_compile_thread name='C2 CompilerThread0' thread='22275' process='83940' stamp='0.058'/>

接下来描述的是要编译的方法信息：

<task compile_id='10' method='java.lang.Object <init> ()V' bytes='1' count='1409' iicount='1409' stamp='0.153'>

上面列出了要编译的方法名，compile_id表示的是系统内部分配的编译id，bytes是方法中的字节数，count表示的是该方法的调用次数，注意，这里的次数并不是方法的真实调用次数，只能做一个估计。

iicount是解释器被调用的次数。

task执行了，自然就会执行完成，执行完成的内容是以task_done标签来表示的：

<task_done success='1' nmsize='120' count='1468' stamp='0.155'/>

其中success表示是否成功执行，nmsize表示编译器编译出来的指令大小，以byte为单位。如果有内联的话，还有个inlined_bytes属性，表示inlined的字节个数。

<type id='1025' name='void'/>

type表示的是方法的返回类型。

<klass id='1030' name='java.lang.Object' flags='1'/>

klass表示的是实例和数组类型。

<method id='1148' holder='1030' name='<init>' return='1025' flags='1' bytes='1' compile_id='1' compiler='c1' level='3' iicount='1419'/>

method表示执行的方法，holder是前面的klass的id，表示的是定义该方法的实例或者数组对象。method有名字，有 return，return对应的是上面的type。

flags表示的是方法的访问权限。

接下来是parse，是分析阶段的日志：

<parse method='1148' uses='1419.000000' stamp='0.153'>

上面有parse的方法id。uses是使用次数。

<bc code='177' bci='0'/>

bc是byte Count的缩写，code是byte的个数，bci是byte code的索引。

<dependency type='no_finalizable_subclasses' ctxk='1030'/>

dependency分析的是类的依赖关系，type表示的是什么类型的依赖，ctkx是依赖的context class。

我们注意有的parse中，可能会有uncommon_trap：

<uncommon_trap bci='10' reason='unstable_if' action='reinterpret' debug_id='0' comment='taken never'/>

怎么理解uncommon_trap呢？字面上意思就是捕获非常用的代码，就是说在解析代码的过程中发现发现这些代码是uncommon的，然后解析产生一个uncommon_trap，不再继续进行了。

它里面有两个比较重要的字段，reason表示的是被标记为uncommon_trap的原因。action表示的出发uncommon_trap的事件。

有些地方还会有call：

<call method='1150' count='5154' prof_factor='1.000000' inline='1'/>

call的意思是，在该代码中将会调用其他的方法。count是执行次数。

总结

复杂的编译日志终于讲完了，可能讲的并不是很全，还有一些其他情况这里并没有列出来，后面如果遇到了，我再添加进去。

本文的例子https://github.com/ddean2009/learn-java-base-9-to-20

本文作者：flydean程序那些事

本文链接：http://www.flydean.com/jvm-jit-logcompilation/

本文来源：flydean的博客

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来源：oschina

链接：https://my.oschina.net/flydean/blog/4316104