java为什么是半编译半解释型语言

1、首先让我们先弄清楚什么是编译型语言，什么是解释型语言？

• 编译型语言：编写好程序以后，首先需要编译器进行编译，统一转化成机器码，然后这个编译完的文件，可以放在操作系统直接执行
• 解释型语言： 程序是边运行边进行机器码转化（转化完后cpu执）

引用“李白写代码”（【这就好像我们吃一袋瓜子，解释性语言是剥一颗吃一颗，直到吃完；而编译性语言是先把一袋瓜子全部剥完，剥出肉，然后一口吃进去。你说这两种模式对于最后吃的人来说，哪种会比较快，结果不言而知吧！】这里的一袋瓜子其实就是一段程序，吃瓜子的人就是操作系统。）
2、什么是模板解释器、字节码解释器（前提都是直接读取的.class文件）

• 字节码解释器：读取字节码，转换为c++代码，再由c++代码转换为硬编码，以此类推。其字节码解释器主要的缺点是执行比较慢（Java字节码->c++代码->硬编码）；
• 模板解释器：刚开始的运行原理和字节码解释器一样，只不过模板解释器里面有个特殊的机制-即时编译（即时编译底层原理：1、申请一块内存：可读可写可执行
  2、将处理new字节码的硬编码拿过来
  3、将处理new字节码的硬编码写入申请的内存
  4、申请一个函数指针，用这个函数指针执行这块内存
  5、调用的时候，直接通过这个函数指针调用就可以了）
  （Java字节码->硬编码）

3、模板解释器和字节码解释器的区别及其应用场景

• 由于模板解释器已经提前生成了字节码到硬编码的映射，当读取到一条字节码，只需要去一张映射表中，找到当前字节码对应的机器指令，这个时候，直接执行机器码。而字节码解释器，是读取到一条字节码，然后把其翻译成C++代码，然后再由C++代码生成机器指令，这样的执行过程较模板解释器来说，执行效率就没那么高。
  补充：上面所说的模板解释器提前生成的字节码到硬编码的过程，其实是在程序启动的时候，生成的，如果当前项目较大的话，启动程序的时候，一定需要很长的时间，因为在启动的时候需要生成字节码到硬编码的映射，当然这样做的目的是，执行效率会更高。

4、JVM的三种运行模式

• -Xint 纯字节码解释器（1）
• -Xcomp 纯模板解释器（2）
• -Xmixed 字节码解释器 + 模板解释器（3）
  注：JVM默认是混合模式，我们可以执行下java -version查看下，可以通过java -Xint version来设置JVM的运行模式为纯字节码解释器。上面三个中执行模式中性能排比是什么呢，321或者是231，直接影响2和3的性能因素是，程序的大小。如果是大程序的话，可以直接采用混合模式，启动时间较快，编译优化器可以根据热点代码等进行优化。
  

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基于上面的模板解释器运行模式，我们在现实生活中会遇到这样的问题，比如，在用解释器解释字节码时，有时候会出现，相同的代码会被执行多次，这样的话，就会导致，花费了很多时间，浪费了很多资源，当然，既然出现问题了，那就有相对应的解决方案，即时编译器诞生了，即时编译是一个动态编译的过程，即时编译器其实就是监测解释器执行的代码块，它会把代码块对应的执行次数记录下来，当执行次数很多的时候，就会优化对应的热点代码，并把对应的机器指令更新在映射表中，这样在下次执行到类似的代码块时，就可以直接运行更新了的的机器指令。接下来让我们再来看下即时编译器吧 ^ _ ^

5、即时编译器（JIT，即时编译器生成的代码就是给模板解释器用的）
HotSpot虚拟机内置了两个即时编译器，分别称为Client Compiler和Server Compiler，习惯上将前者称为C1，后者称为C2。

• c1
  1、触发的条件相对C2比较宽松：需要收集的数据较少
  2、编译的优化比较浅：基本运算在编译的时候运算掉了

String s1 = "1"; String s2 = "2"; final String s3 = s1 + s2;//按理来说这一步应该会产生一个新的String对象，但是编译器判断是final类型，直接会将s1+s2替换为“12” 

 3、c1编译器编译生成的代码执行效率较C2低 

• c2
  1、触发的条件比较严格，一般来说，程序运行了一段时间以后才会触发
  2、优化比较深（优化汇编指令）
  3、编译生成的代码执行效率较C1更高
• 混合编译
  程序运行初期触发C1编译器
  程序运行一段时间后触发C2编译器
  Client 编译器模式下，N 默认的值 1500（N表示热点代码的次数）
  Server 编译器模式下，N 默认的值则是 10000

6、即时编译触发的条件：热点代码（存放在方法区）
在程序运行期间，根据对热点字节码的探测(运行次数超过某个阀值的代码)，将这部分热点代码进行特别的优化，将其直接编译为本地机器码执行并缓存。其使用的定期清理算法是LRU，最近最久未使用算法

java -client -XX:+PrintFlagsFinal -version | grep CICompilerCoun //查看当前执行即时编译的线程个数，intx CICompilerCount表示个数 

7、即时编译器是如何运行的呢？

• 将即时编译任务（即函数弹出栈的次数）写入一个队列中；
• VM_THREAD 读取任务，并运行
  注：所以即时编译是一个异步的操作

8、即时编译的优化方式

• 逃逸分析：什么叫逃逸呢？逃逸就是这个对象的作用域不是局部的，逃逸的对象优化工作很困难。

9、基于逃逸分析，JVM开发了三种优化技术

• 栈上分配：逃逸分析如果是开启的，栈上分配就是存在的（不发生gc的情况下，查看堆上的对象个数，如果是程序中创建的个数，就存在栈上分配）
• 标量替换：标量：不可再分，java中的基本类型就是标量

import lombok.Data; public class ScalarSubstitution { public static void main(String[] ars) { Point point = new Point(); System.out.println(point.x); //编译器会替换成System.out.println(0); System.out.println(point.y); //同上 } } @Data class Point { public int x; public int y; } 

• 锁消除：

public void test(){ synchronized (new Object()){ //编译器判定这个对象是个局部变量，是线程私有的，所以就没必要加锁，会直接把锁去掉 System.out.println("zong"); } } 

10、了解了上面的这些知识点以后，对于如果别人问你什么是半编译半解释型语言，知道该怎么回答了么？
编译指的是javac编译生成的字节码文件.class，但为什么是半呢，是因为生成的这个.class文件操作系统不能直接执行，需要解释器进行解释后，才可能运行，所以才把java叫做半编译半解释型语言。

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