Java即时编译器原理解析及实践( 五 ) 一、导读常见的编译型语言如

2. 方法内联
方法内联，是指在编译过程中遇到方法调用时，将目标方法的方法体纳入编译范围之中，并取代原方法调用的优化手段。 JIT大部分的优化都是在内联的基础上进行的，方法内联是即时编译器中非常重要的一环。
Java服务中存在大量getter/setter方法，如果没有方法内联，在调用getter/setter时，程序执行时需要保存当前方法的执行位置，创建并压入用于getter/setter的栈帧、访问字段、弹出栈帧，最后再恢复当前方法的执行。内联了对 getter/setter的方法调用后，上述操作仅剩字段访问。在C2编译器中，方法内联在解析字节码的过程中完成。当遇到方法调用字节码时，编译器将根据一些阈值参数决定是否需要内联当前方法的调用。如果需要内联，则开始解析目标方法的字节码。比如下面这个示例（来源于网络）：
方法内联的过程
public static boolean flag = true;public static int value0 = 0;public static int value1 = 1;public static int foo(int value) {int result = bar(flag);if (result != 0) {return result;} else {return value;}}public static int bar(boolean flag) {return flag ? value0 : value1;}bar方法的IR图：
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内联后的IR图：
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内联不仅将被调用方法的IR图节点复制到调用者方法的IR图中，还要完成其他操作。

被调用方法的参数替换为调用者方法进行方法调用时所传入参数。上面例子中，将bar方法中的1号P(0)节点替换为foo方法3号LoadField节点。
调用者方法的IR图中，方法调用节点的数据依赖会变成被调用方法的返回。如果存在多个返回节点，会生成一个Phi节点，将这些返回值聚合起来，并作为原方法调用节点的替换对象。图中就是将8号==节点，以及12号Return节点连接到原5号Invoke节点的边，然后指向新生成的24号Phi节点中。
如果被调用方法将抛出某种类型的异常，而调用者方法恰好有该异常类型的处理器，并且该异常处理器覆盖这一方法调用，那么即时编译器需要将被调用方法抛出异常的路径，与调用者方法的异常处理器相连接。

方法内联的条件
编译器的大部分优化都是在方法内联的基础上。所以一般来说，内联的方法越多，生成代码的执行效率越高。但是对于即时编译器来说，内联的方法越多，编译时间也就越长，程序达到峰值性能的时刻也就比较晚。
可以通过虚拟机参数-XX:MaxInlineLevel调整内联的层数，以及1层的直接递归调用（可以通过虚拟机参数-XX:MaxRecursiveInlineLevel调整）。一些常见的内联相关的参数如下表所示：

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虚函数内联
内联是JIT提升性能的主要手段，但是虚函数使得内联是很难的，因为在内联阶段并不知道他们会调用哪个方法。例如，我们有一个数据处理的接口，这个接口中的一个方法有三种实现add、sub和multi ， JVM是通过保存虚函数表Virtual Method Table（以下称为VMT）存储class对象中所有的虚函数， class的实例对象保存着一个VMT的指针，程序运行时首先加载实例对象，然后通过实例对象找到VMT ，通过VMT找到对应方法的地址，所以虚函数的调用比直接指向方法地址的classic call性能上会差一些。很不幸的是， Java中所有非私有的成员函数的调用都是虚调用。
C2编译器已经足够智能，能够检测这种情况并会对虚调用进行优化。比如下面这段代码例子：
virtual call

public class SimpleInliningTest{public static void main(String[] args) throws InterruptedException {VirtualInvokeTest obj = new VirtualInvokeTest();VirtualInvoke1 obj1 = new VirtualInvoke1();for (int i = 0; i < 100000; i++) {invokeMethod(obj);invokeMethod(obj1);}Thread.sleep(1000);}public static void invokeMethod(VirtualInvokeTest obj) {obj.methodCall();}private static class VirtualInvokeTest {public void methodCall() {System.out.println("virtual call");}}private static class VirtualInvoke1 extends VirtualInvokeTest {@Overridepublic void methodCall() {super.methodCall();}}}

经过JIT编译器优化后，进行反汇编得到下面这段汇编代码：

 0x0000000113369d37: callq0x00000001132950a0; OopMap{off=476};*invokevirtual methodCall//代表虚调用; - SimpleInliningTest::invokeMethod@1 (line 18);{optimized virtual_call}//虚调用已经被优化

可以看到JIT对methodCall方法进行了虚调用优化optimized virtual_call 。经过优化后的方法可以被内联。但是C2编译器的能力有限，对于多个实现方法的虚调用就“无能为力”了。