1 基本原理

1.1 Java程序在JVM运行

Java 虚拟机将运行时内存区域划分为五个部分，分别为方法区、堆、PC 寄存器、Java 方 法栈和本地方法栈。Java 程序编译而成的 class 文件，需要先加载至方法区中，方能在 Java 虚拟机中运行。

之所以要在虚拟机中运行，是因为它提供了可移植性。一旦 Java 代码被编译为 Java 字节 码，便可以在不同平台上的 Java 虚拟机实现上运行。此外，虚拟机还提供了一个代码托管的环境，代替我们处理部分冗长而且容易出错的事务，例如内存管理。

从硬件视角来看，Java 字节码无法直接执行。因此，Java 虚拟机需要将字节码翻译成机器码。 在 HotSpot 里面，上述翻译过程有两种形式：第一种是解释执行，即逐条将字节码翻译成 机器码并执行；第二种是即时编译（Just-In-Time compilation，JIT），即将一个方法中 包含的所有字节码编译成机器码后再执行。

前者的优势在于无需等待编译，而后者的优势在于实际运行速度更快。HotSpot 默认采用 混合模式，综合了解释执行和即时编译两者的优点。它会先解释执行字节码，而后将其中反 复执行的热点代码，以方法为单位进行即时编译。

为了满足不同用户场景的需要，HotSpot 内置了多个即时编译器：C1、C2 和 Graal。 Graal 是 Java 10 正式引入的实验性即时编译器。 之所以引入多个即时编译器，是为了在编译时间和生成代码的执行效率之间进行取舍。
C1 又叫做 Client 编译器，面向的是对启动性能有要求的客户端 GUI 程序，采用的优化手段相 对简单，因此编译时间较短。
C2 又叫做 Server 编译器，面向的是对峰值性能有要求的服务器端程序，采用的优化手段 相对复杂，因此编译时间较长，但同时生成代码的执行效率较高。
从 Java 7 开始，HotSpot 默认采用分层编译的方式：热点方法首先会被 C1 编译，而后热 点方法中的热点会进一步被 C2 编译。
为了不干扰应用的正常运行，HotSpot 的即时编译是放在额外的编译线程中进行的。 HotSpot 会根据 CPU 的数量设置编译线程的数目，并且按 1:2 的比例配置给 C1 及 C2 编 译器。

1.2 Java的基本类型