什么是Java运行时编译器（JIT）？

Java运行时编译器（JIT）是一种在运行期间对 Java 代码进行即时编译的技术。它可以对被多次调用的方法进行编译优化，从而提高程序的运行效率。

使用JIT的过程如下：

1. 启动Java虚拟机时，我们可以通过以下参数开启JIT编译器：

java -XX:+TieredCompilation MyProgram

这条命令将启用分层编译模式，使JIT能够针对代码的运行情况进行不同级别的编译优化。

1. JIT编译器会在程序运行的过程中，对频繁被调用的方法进行即时编译。一般来说，JIT编译器会经过以下几个阶段：

   1. 解释器模式(Interpretation mode)：当程序运行到某个方法时，JVM会先使用解释器执行这个方法，将Java字节码翻译成机器指令。

   2. 即时编译器模式(C1 Compile mode)：当某个方法被多次调用时，JIT编译器会对这个方法进行初步的编译优化，生成C1级别的机器代码，以提高程序的执行效率。

   3. 热点方法触发(Compile Threshold)：当某个方法被多次调用后，JIT编译器会将这个方法标记为“热点方法”，并进一步对它进行编译优化，生成C2级别的优化代码。

   4. C2编译器(Compiling in Java HotSpot VM)：C2编译器是JIT编译器中最高级别的编译器，它可以对Java代码进行全面的编译优化，以达到最优化的运行效果。

示例1：

public class TestJIT {
    public static int square(int n) {
        return n * n;
    }
    public static void main(String[] args) {
        long start = System.currentTimeMillis();
        int result = 0;
        for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
            result += square(i);  // 调用 square 方法
        }
        System.out.println("Result is " + result);
        System.out.println("Time elapsed :" + (System.currentTimeMillis() - start) + " ms");
    }
}

上面的代码中，我们定义了一个 square 方法，用于计算一个整数的平方。在主方法中，我们调用了 square 方法一百万次，并输出计算结果和执行时间。

如果我们使用默认的JVM设置运行代码，那么程序的执行时间会比较长（大约需要3秒钟）。

但是，如果我们启用JIT编译器，程序的执行时间会显著缩短。我们可以使用以下命令行参数来启用JIT编译器：

java -XX:+TieredCompilation TestJIT

这样，程序的运行时间会缩短到约0.3秒钟左右。

示例2：

我们定义了一个无限循环的程序，每次循环会让程序执行一个随机方法，随机方法的数量为 10，000。这些随机方法首先会被解释执行，然后再被 JIT 编译器优化处理。

import java.util.Random;

public class InfiniteLoop {
    public static void main(String[] args) {
        Random rand = new Random();
        while (true) {
            int selector = rand.nextInt(10000);
            switch (Math.abs(selector % 3)) {
                case 0:
                    new Object().hashCode();
                    break;
                case 1:
                    System.currentTimeMillis();
                    break;
                case 2:
                    Integer.toString(selector);
                    break;
                default:
                    break;
            }
        }
    }
}

我们可以使用以下命令行参数来进行调优：

java -Xms512m -Xmx512m -XX:+PrintCompilation -XX:+PrintInlining InfiniteLoop

这将启用 Jit 编译器，打印出 JIT 编译器的编译输出，并将堆大小设置为 512M。在执行程序时，我们可以看到 JIT 编译器在执行随机方法的同时对其进行了优化，并将其编译成机器码。这样，在程序运行的时间越长，JIT 编译器对代码进行优化的次数也就越多，程序的效率也就越高。