Java代码的静态编译和动态编译中的问题比较(三)

原创|其它|编辑:郝浩|2009-05-19 09:50:37.000|阅读 630 次

概述:单独使用动态(即时)编译或静态(提前)编译都不能满足所有 Java 应用程序的需求。作者在各种执行环境中对这两种编译技术进行了比较,对二者如何相互补充进行了展示。

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优点

虽然 AOT 编译代码具有上述的缺点和挑战,但是提前编译 Java 程序可以提高性能,尤其是在不能将动态编译器作为有效解决方案的环境中。

可以通过谨慎地使用 AOT 编译代码加快应用程序启动,因为虽然这种代码通常比 JIT 编译代码慢,但是却比解释代码快很多倍。此外,因为加载和绑定 AOT 编译代码的时间通常比检测和动态编译一个重要方法的时间少,所以能够在程序执行的早期达到那样的性能。类似地,交互式应用程序可以很快地从本地代码中获 益,无需使用引起较差响应能力的动态编译。

RT 应用程序也能从 AOT 编译代码中获得重要的收益:更具确定性的性能超过了解释的性能。WebSphere Real Time 使用的动态 JIT 编译器针对在 RT 系统中的使用进行了专门的调整。使编译线程以低于 RT 任务的优先级操作,并且作出了调整以避免生成带有严重的不确定性性能影响的代码。但是,在一些 RT 环境中,出现 JIT 编译器是不可接受的。此类环境通常需要最严格的时限管理控制。在这些例子中,AOT 编译代码可以提供比解释过的代码更好的原始性能,又不会影响现有的确定性。消除 JIT 编译线程甚至消除了启动更高优先级 RT 任务时发生的线程抢占所带来的性能影响。

优缺点统计

动态(JIT)编译器支持平台中立性,并通过利用应用程序执行的动态行为和关于加载的类及其层次结构的信息来生成高质量的代码。但是 JIT 编译器具有一个有限的编译时预算,而且会影响程序的运行时性能。另一方面,静态(AOT)编译器则牺牲了平台无关性和代码质量,因为它们不能利用程序的动 态行为,也不具有关于加载的类或类层次结构的信息。AOT 编译拥有有效无限制的编译时预算,因为 AOT 编译时间不会影响运行时性能,但是在实践中开发人员不会长期等待静态编译步骤的完成。

 

两种技术都需要谨慎选择编译的方法以实现最高的性能。对动态编译器而言,编译器自身作出决策,而对于静态编译器,由开发人员作出选择。让 JIT 编译器选择编译的方法是不是优点很难说,取决于编译器在给定情形中推断能力的好坏。在大多数情况下,我们认为这是一种优点。

因为它们可以最好地优化运行中的程序,所以 JIT 编译器在提供稳定状态性能方面更胜一筹,而这一点在大量的生产 Java 系统中最为重要。静态编译可以产生最佳的交互式性能,因为没有运行时编译行为来影响用户预期的响应时间。通过调整动态编译器可以在某种程度上解决启动和确 定性性能问题,但是静态编译在需要时可提供最快的启动速度和最高级别的确定性。表 2 在四种不同的执行环境中对这两种编译技术进行了比较:

使用 JIT 编译器的初始阶段性能很低,因为要首先解释方法。随着编译方法的增多及 JIT 执行编译所需时间的缩短,性能曲线逐渐升高最后达到性能峰值。另一方面,AOT 编译代码启动时的性能比解释的性能高很多,但是无法达到 JIT 编译器所能达到的最高性能。将静态代码绑定到 JVM 实例中会产生一些开销,因此开始时的性能比稳定状态的性能值低,但是能够比使用 JIT 编译器更快地达到稳定状态的性能水平。

没有一种本地代码编译技术能够适合所有的 Java 执行环境。某种技术所擅长的通常正是其他技术的弱项。出于这个原因,需要同时使用这两种编译技术以满足 Java 应用程序开发人员的要求。事实上,可以结合使用静态和动态编译以便提供最大可能的性能提升 —— 但是必须具备平台无关性,它是 Java 语言的主要卖点,因此不成问题。

结束语

本文探讨了 Java 语言本地代码编译的问题,主要介绍了 JIT 编译器形式的动态编译和静态 AOT 编译,比较了二者的优缺点。

虽然动态编译器在过去的十年里实现了极大的成熟,使大量的各种 Java 应用程序可以赶上或超过静态编译语言(如 C++ 或 Fortran)所能够达到的性能。但是动态编译在某些类型的应用程序和执行环境中仍然不太合适。虽然 AOT 编译号称动态编译缺点的万能解决方案,但是由于 Java 语言本身的动态特性,它也面临着提供本地编译全部潜能的挑战。

这两种技术都不能解决 Java 执行环境中本地代码编译的所有需求,但是反过来又可以在最有效的地方作为工具使用。这两种技术可以相互补充。能够恰当地使用这两种编译模型的运行时系统可以使很大范围内的应用程序开发环境中的开发人员和用户受益。


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