Java代码是如何被CPU狂飙起来的

Java代码是如何被CPU狂飙起来的

当Java代码被编译成字节码之后，需要被虚拟机解释执行。对于常见的Oracle JDK，虚拟机的实现是HotSpot VM。HotSpot VM为了提升程序的性能，包含了即时编译器（JIT）。

在执行Java代码的过程中，HotSpot VM会对一些热点代码进行监控，这些热点代码包括被频繁调用和执行时间较长的方法或循环等等。一旦某个方法或循环被认为是热点代码，即时编译器会尝试将其翻译成本地代码（Native Code），然后缓存起来，以便下次执行时直接调用本地代码。

即时编译器能够提高程序的执行速度，是因为本地代码是直接由CPU执行的，而不需要像Java字节码一样需要被逐条解释执行。同时，即时编译器还可以对本地代码进行优化，例如：暴力内联（Method Inlining）及死代码消除（Dead Code Elimination）等等。由于CPU的缓存机制，执行本地代码还可以显著地减少访问内存的次数，从而提高程序的性能。

下面是两个示例说明：

示例一：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        long sum = 0L;
        for (int i = 0; i < 1000000000; i++) {
            sum += i;
        }
        System.out.println(sum);
    }
}

以上代码是一个简单的计算1~999999999的和的程序。在执行过程中，HotSpot VM会将for循环的代码块进行即时编译，翻译成本地代码。由于该循环运算非常简单，并且需要执行非常多的次数，因此编译器生成的本地代码更加紧凑高效，从而大大提高了程序的执行速度。

示例二：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        String s = "Hello";
        for (int i = 0; i < 1000000000; i++) {
            s += i;
        }
        System.out.println(s);
    }
}

以上代码会将数字依次拼接到字符串s的末尾。在执行过程中，HotSpot VM同样会对for循环进行即时编译，翻译成本地代码。但是，由于字符串的拼接操作涉及到了复杂的内存分配和垃圾回收操作，因此编译器生成的本地代码可能会比较低效。同时，每次循环都会产生新的字符串，会导致生成大量的垃圾对象，从而导致频繁的垃圾回收操作，更加影响程序的性能。