「javac速度」java和c的速度

博主:adminadmin 2023-01-27 15:18:08 314

本篇文章给大家谈谈javac速度,以及java和c的速度对应的知识点,希望对各位有所帮助,不要忘了收藏本站喔。

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Java 虚拟机一样的速度甚至出现AOT编译方式吗

不论是物理机还是虚拟机,大部分的程序代码从开始编译到最终转化成物理机的目标代码或虚拟机能执行的指令集之前,都会按照如下图所示的各个步骤进行:

其中绿色的模块可以选择性实现。很容易看出,上图中间的那条分支是解释执行的过程(即一条字节码一条字节码地解释执行,如JavaScript),而下面的那条分支就是传统编译原理中从源代码到目标机器代码的生成过程。

如今,基于物理机、虚拟机等的语言,大多都遵循这种基于现代经典编译原理的思路,在执行前先对程序源码进行词法解析和语法解析处理,把源码转化为抽象语法树。对于一门具体语言的实现来说,词法和语法分析乃至后面的优化器和目标代码生成器都可以选择独立于执行引擎,形成一个完整意义的编译器去实现,这类代表是C/C++语言。也可以把抽象语法树或指令流之前的步骤实现一个半独立的编译器,这类代表是Java语言。又或者可以把这些步骤和执行引擎全部集中在一起实现,如大多数的JavaScript执行器。

Javac编译

在Java中提到“编译”,自然很容易想到Javac编译器将*.java文件编译成为*.class文件的过程,这里的Javac编译器称为前端编译器,其他的前端编译器还有诸如Eclipse JDT中的增量式编译器ECJ等。相对应的还有后端编译器,它在程序运行期间将字节码转变成机器码(现在的Java程序在运行时基本都是解释执行加编译执行),如HotSpot虚拟机自带的JIT(Just In Time Compiler)编译器(分Client端和Server端)。另外,有时候还有可能会碰到静态提前编译器(AOT,Ahead Of Time Compiler)直接把*.java文件编译成本地机器代码,如GCJ、Excelsior JET等,这类编译器我们应该比较少遇到。

下面简要说下Javac编译(前端编译)的过程。

词法、语法分析

词法分析是将源代码的字符流转变为标记(Token)集合。单个字符是程序编写过程中的的最小元素,而标记则是编译过程的最小元素,关键字、变量名、字面量、运算符等都可以成为标记,比如整型标志int由三个字符构成,但是它只是一个标记,不可拆分。

语法分析是根据Token序列来构造抽象语法树的过程。抽象语法树是一种用来描述程序代码语法结构的树形表示方式,语法树的每一个节点都代表着程序代码中的一个语法结构,如bao、类型、修饰符、运算符等。经过这个步骤后,编译器就基本不会再对源码文件进行操作了,后续的操作都建立在抽象语法树之上。

填充符号表

完成了语法分析和词法分析之后,下一步就是填充符号表的过程。符号表是由一组符号地址和符号信息构成的表格。符号表中所登记的信息在编译的不同阶段都要用到,在语义分析(后面的步骤)中,符号表所登记的内容将用于语义检查和产生中间代码,在目标代码生成阶段,党对符号名进行地址分配时,符号表是地址分配的依据。

语义分析

语法树能表示一个结构正确的源程序的抽象,但无法保证源程序是符合逻辑的。而语义分析的主要任务是读结构上正确的源程序进行上下文有关性质的审查。语义分析过程分为标注检查和数据及控制流分析两个步骤:

标注检查步骤检查的内容包括诸如变量使用前是否已被声明、变量和赋值之间的数据类型是否匹配等。

数据及控制流分析是对程序上下文逻辑更进一步的验证,它可以检查出诸如程序局部变量在使用前是否有赋值、方法的每条路径是否都有返回值、是否所有的受查异常都被正确处理了等问题。

字节码生成

字节码生成是Javac编译过程的最后一个阶段。字节码生成阶段不仅仅是把前面各个步骤所生成的信息转化成字节码写到磁盘中,编译器还进行了少量的代码添加和转换工作。 实例构造器init()方法和类构造器clinit()方法就是在这个阶段添加到语法树之中的(这里的实例构造器并不是指默认的构造函数,而是指我们自己重载的构造函数,如果用户代码中没有提供任何构造函数,那编译器会自动添加一个没有参数、访问权限与当前类一致的默认构造函数,这个工作在填充符号表阶段就已经完成了)。

JIT编译

Java程序最初是仅仅通过解释器解释执行的,即对字节码逐条解释执行,这种方式的执行速度相对会比较慢,尤其当某个方法或代码块运行的特别频繁时,这种方式的执行效率就显得很低。于是后来在虚拟机中引入了JIT编译器(即时编译器),当虚拟机发现某个方法或代码块运行特别频繁时,就会把这些代码认定为“Hot Spot Code”(热点代码),为了提高热点代码的执行效率,在运行时,虚拟机将会把这些代码编译成与本地平台相关的机器码,并进行各层次的优化,完成这项任务的正是JIT编译器。

现在主流的商用虚拟机(如Sun HotSpot、IBM J9)中几乎都同时包含解释器和编译器(三大商用虚拟机之一的JRockit是个例外,它内部没有解释器,因此会有启动相应时间长之类的缺点,但它主要是面向服务端的应用,这类应用一般不会重点关注启动时间)。二者各有优势:当程序需要迅速启动和执行时,解释器可以首先发挥作用,省去编译的时间,立即执行;当程序运行后,随着时间的推移,编译器逐渐会返回作用,把越来越多的代码编译成本地代码后,可以获取更高的执行效率。解释执行可以节约内存,而编译执行可以提升效率。

HotSpot虚拟机中内置了两个JIT编译器:Client Complier和Server Complier,分别用在客户端和服务端,目前主流的HotSpot虚拟机中默认是采用解释器与其中一个编译器直接配合的方式工作。

运行过程中会被即时编译器编译的“热点代码”有两类:

被多次调用的方法。

被多次调用的循环体。

两种情况,编译器都是以整个方法作为编译对象,这种编译也是虚拟机中标准的编译方式。要知道一段代码或方法是不是热点代码,是不是需要触发即时编译,需要进行Hot Spot Detection(热点探测)。目前主要的热点 判定方式有以下两种:

基于采样的热点探测:采用这种方法的虚拟机会周期性地检查各个线程的栈顶,如果发现某些方法经常出现在栈顶,那这段方法代码就是“热点代码”。这种探测方法的好处是实现简单高效,还可以很容易地获取方法调用关系,缺点是很难精确地确认一个方法的热度,容易因为受到线程阻塞或别的外界因素的影响而扰乱热点探测。

基于计数器的热点探测:采用这种方法的虚拟机会为每个方法,甚至是代码块建立计数器,统计方法的执行次数,如果执行次数超过一定的阀值,就认为它是“热点方法”。这种统计方法实现复杂一些,需要为每个方法建立并维护计数器,而且不能直接获取到方法的调用关系,但是它的统计结果相对更加精确严谨。

在HotSpot虚拟机中使用的是第二种——基于计数器的热点探测方法,因此它为每个方法准备了两个计数器:方法调用计数器和回边计数器。

方法调用计数器用来统计方法调用的次数,在默认设置下,方法调用计数器统计的并不是方法被调用的绝对次数,而是一个相对的执行频率,即一段时间内方法被调用的次数。

回边计数器用于统计一个方法中循环体代码执行的次数(准确地说,应该是回边的次数,因为并非所有的循环都是回边),在字节码中遇到控制流向后跳转的指令就称为“回边”。

在确定虚拟机运行参数的前提下,这两个计数器都有一个确定的阀值,当计数器的值超过了阀值,就会触发JIT编译。触发了JIT编译后,在默认设置下,执行引擎并不会同步等待编译请求完成,而是继续进入解释器按照解释方式执行字节码,直到提交的请求被编译器编译完成为止(编译工作在后台线程中进行)。当编译工作完成后,下一次调用该方法或代码时,就会使用已编译的版本。

由于方法计数器触发即时编译的过程与回边计数器触发即时编译的过程类似,因此这里仅给出方法调用计数器触发即时编译的流程:

dos命令编译速度慢 Javac命令后,要反应很长时间

对于复杂的java结构,确实不适合javac的编译。你可以使用ide,例如eclipse,netbean等。

如果你希望命令行编译,以前流行ant,现在流行的是maven。纯用javac的几乎没有。

cmd中使用javac对整个包编译怎么办?对包里面的某几个java文件编译怎么办?

JAVAC 命令详解

结构

javac [ options ] [ sourcefiles ] [ @files ]

参数可按任意次序排列。

options

命令行选项。

sourcefiles

一个或多个要编译的源文件(例如 MyClass.java)。

@files

一个或多个对源文件进行列表的文件。

说明

javac

有两种方法可将源代码文件名传递给 javac:

?如果源文件数量少,在命令行上列出文件名即可。

?如果源文件数量多,则将源文件名列在一个文件中,名称间用空格或回车行来进行分隔。然后在 javac 命令行中使用该列表文件名,文件名前冠以 @ 字符。

源代码文件名称必须含有 .java 后缀,类文件名称必须含有 .class 后缀,源文件和类文件都必须有识别该类的根名。例如,名为 MyClass 的类将写在名为 MyClass.java的源文件中,并被编译为字节码类文件 MyClass.class。

内部类定义产生附加的类文件。这些类文件的名称将内部类和外部类的名称结合在一起,例如 MyClass$MyInnerClass.class。

应当将源文件安排在反映其包树结构的目录树中。例如,如果将所有的源文件放在 /workspace 中,那么 com.mysoft.mypack.MyClass 的代码应该在 \workspace\com\mysoft\mypack\MyClass.java 中。

缺省情况下,编译器将每个类文件与其源文件放在同一目录中。可用 -d 选项(请参阅后面的选项)指定其它目标目录。

工具读取用 Java 编程语言编写的类和接口定义,并将它们编译成字节码类文件。

查找类型

当编译源文件时,编译器常常需要它还没有识别出的类型的有关信息。对于源文件中使用、扩展或实现的每个类或接口,编译器都需要其类型信息。这包括在源文件中没有明确提及、但通过继承提供信息的类和接口。

例如,当扩展 java.applet.Applet 时还要用到 Applet 的祖先类:java.awt.Panel 、 java.awt.Container、 java.awt.Component 和 java.awt.Object。

当编译器需要类型信息时,它将查找定义类型的源文件或类文件。编译器先在自举类及扩展类中查找,然后在用户类路径中查找。用户类路径通过两种途径来定义:通过设置 CLASSPATH 环境变量或使用 -classpath 命令行选项。(有关详细资料,请参阅设置类路径)。如果使用 -sourcepath 选项,则编译器在 sourcepath 指定的路径中查找源文件;否则,编译器将在用户类路径中查找类文件和源文件。可用-bootclasspath 和 -extdirs 选项来指定不同的自举类或扩展类;参阅下面的联编选项。

成功的类型搜索可能生成类文件、源文件或两者兼有。以下是 javac 对各种情形所进行的处理:

?搜索结果只生成类文件而没有源文件: javac 使用类文件。

?搜索结果只生成源文件而没有类文件: javac 编译源文件并使用由此生成的类文件。

?搜索结果既生成源文件又生成类文件: 确定类文件是否过时。若类文件已过时,则 javac 重新编译源文件并使用更新后的类文件。否则, javac 直接使用类文件。

缺省情况下,只要类文件比源文件旧, javac 就认为它已过时。( -Xdepend 选项指定相对来说较慢但却比较可靠的过程。)

javac

注意: javac 可以隐式编译一些没有在命令行中提及的源文件。用 -verbose 选项可跟踪自动编译。

文件列表

为缩短或简化 javac 命令,可以指定一个或多个每行含有一个文件名的文件。在命令行中,采用 '@' 字符加上文件名的方法将它指定为文件列表。当 javac 遇到以 `@' 字符开头的参数时,它对那个文件中所含文件名的操作跟对命令行中文件名的操作是一样的。这使得 Windows 命令行长度不再受限制。

例如,可以在名为 sourcefiles 的文件中列出所有源文件的名称。该文件可能形如:

MyClass1.java

MyClass2.java

MyClass3.java

然后可用下列命令运行编译器:

C: javac @sourcefiles

选项

编译器有一批标准选项,目前的开发环境支持这些标准选项,将来的版本也将支持它。还有一批附加的非标准选项是目前的虚拟机实现所特有的,将来可能要有变化。非标准选项以 -X 打头。

标准选项

-classpath 类路径

设置用户类路径,它将覆盖 CLASSPATH 环境变量中的用户类路径。若既未指定 CLASSPATH 又未指定 -classpath,则用户类路径由当前目录构成。有关详细信息,请参阅设置类路径。

若未指定 -sourcepath 选项,则将在用户类路径中查找类文件和源文件。

-d 目录

设置类文件的目标目录。如果某个类是一个包的组成部分,则 javac 将把该类文件放入反映包名的子目录中,必要时创建目录。例如,如果指定 -d c:\myclasses 并且该类名叫 com.mypackage.MyClass,那么类文件就叫作 c:\myclasses\com\mypackage\MyClass.class。

若未指定 -d 选项,则 javac 将把类文件放到与源文件相同的目录中。

注意: -d 选项指定的目录不会被自动添加到用户类路径中。

-deprecation

显示每种不鼓励使用的成员或类的使用或覆盖的说明。没有给出 -deprecation 选项的话, javac 将显示这类源文件的名称:这些源文件使用或覆盖不鼓励使用的成员或类。

-encoding

设置源文件编码名称,例如 EUCJIS/SJIS。若未指定 -encoding 选项,则使用平台缺省的转换器。

-g

生成所有的调试信息,包括局部变量。缺省情况下,只生成行号和源文件信息。

-g:none

不生成任何调试信息。

-g:{关键字列表}

只生成某些类型的调试信息,这些类型由逗号分隔的关键字列表所指定。有效的关键字有:

source

源文件调试信息

lines

行号调试信息

vars

局部变量调试信息

-nowarn

禁用警告信息。

-O

优化代码以缩短执行时间。使用 -O 选项可能使编译速度下降、生成更大的类文件并使程序难以调试。

在 JDK 1.2 以前的版本中,javac 的 -g 选项和 -O 选项不能一起使用。在 JDK 1.2 中,可以将 -g 和 -O 选项结合起来,但可能会得到意想不到的结果,如丢失变量或重新定位代码或丢失代码。-O 选项不再自动打开 -depend 或关闭 -g 选项。同样, -O 选项也不再允许进行跨类内嵌。

-sourcepath 源路径

指定用以查找类或接口定义的源代码路径。与用户类路径一样,源路径项用分号 (;) 进行分隔,它们可以是目录、JAR 归档文件或 ZIP 归档文件。如果使用包,那么目录或归档文件中的本地路径名必须反映包名。

注意:通过类路径查找的类,如果找到了其源文件,则可能会自动被重新编译。

-verbose

冗长输出。它包括了每个所加载的类和每个所编译的源文件的有关信息。

联编选项

缺省情况下,类是根据与 javac 一起发行的 JDK 自举类和扩展类来编译。但 javac 也支持联编,在联编中,类是根据其它 Java平台实现的自举类和扩展类来进行编译的。联编时, -bootclasspath 和 -extdirs 的使用很重要;请参阅下面的联编程序示例。

-target 版本

生成将在指定版本的虚拟机上运行的类文件。缺省情况下生成与 1.1 和 1.2 版本的虚拟机都兼容的类文件。JDK 1.2 中的 javac 所支持的版本有:

1.1

保证所产生的类文件与 1.1 和 1.2 版的虚拟机兼容。这是缺省状态。

1.2

生成的类文件可在 1.2 版的虚拟机上运行,但不能在 1.1 版的虚拟机上运行。

-bootclasspath 自举类路径

根据指定的自举类集进行联编。和用户类路径一样,自举类路径项用分号 (;) 进行分隔,它们可以是目录、JAR 归档文件或 ZIP 归档文件。

-extdirs 目录

根据指定的扩展目录进行联编。目录是以分号分隔的目录列表。在指定目录的每个 JAR 归档文件中查找类文件。

非标准选项

-X

显示非标准选项的有关信息并退出。

-Xdepend

递归地搜索所有可获得的类,以寻找要重编译的最新源文件。该选项将更可靠地查找需要编译的类,但会使编译进程的速度大为减慢。

-Xstdout

将编译器信息送到System.out 中。缺省情况下,编译器信息送到 System.err 中。

-Xverbosepath

说明如何搜索路径和标准扩展以查找源文件和类文件。

-J选项

将选项传给 javac 调用的 java 启动器。例如, -J-Xms48m 将启动内存设为 48 兆字节。虽然它不以 -X 开头,但它并不是 javac 的‘标准选项’。用 -J 将选项传给执行用 Java 编写的应用程序的虚拟机是一种公共约定。

注意: CLASSPATH 、 -classpath 、 -bootclasspath 和 -extdirs 并 不 指定用于运行 javac 的类。如此滥用编译器的实现通常没有任何意义而且总是很危险的。如果确实需要这样做,可用 -J 选项将选项传给基本的 java 启动器。

程序示例

编译简单程序

一个源文件 Hello.java ,它定义了一个名叫 greetings.Hello 的类。greetings 目录是源文件和类文件两者的包目录,且它不是当前目录。这让我们可以使用缺省的用户类路径。它也使我们没必要用 -d 选项指定单独的目标目录。

C: dir

greetings/

C: dir greetings

Hello.java

C: cat greetings\Hello.java

package greetings;

public class Hello {

public static void main(String[] args) {

for (int i=0; i args.length; i++) {

System.out.println("Hello " + args[i]);

}

}

}

C: javac greetings\Hello.java

C: dir greetings

Hello.class Hello.java

C: java greetings.Hello World Universe Everyone

Hello World

Hello Universe

Hello Everyone

编译多个源文件

该示例编译 greetings 包中的所有源文件。

C: dir

greetings\

C: dir greetings

Aloha.java GutenTag.java Hello.java Hi.java

C: javac greetings\*.java

C: dir greetings

Aloha.class GutenTag.class Hello.class Hi.class

Aloha.java GutenTag.java Hello.java Hi.java

指定用户类路径

对前面示例中的某个源文件进行更改后,重新编译它:

C: cd

\examples

C: javac greetings\Hi.java

由于 greetings.Hi 引用了 greetings 包中其它的类,编译器需要找到这些其它的类。上面的示例能运行是因为缺省的用户类路径刚好是含有包目录的目录。但是,假设我们想重新编译该文件并且不关心我们在哪个目录中的话, 我们需要将 \examples 添加到用户类路径中。可以通过设置 CLASSPATH 达到此目的,但这里我们将使用 -classpath 选项来完成。

C:javac -classpath \examples \examples\greetings\Hi.java

如果再次将 greetings.Hi 改为使用标题实用程序,该实用程序也需要通过用户类路径来进行访问:

C:javac -classpath \examples:\lib\Banners.jar \

\examples\greetings\Hi.java

要执行 greetings 中的类,需要访问 greetings 和它所使用的类。

C:java -classpath \examples:\lib\Banners.jar greetings.Hi

将源文件和类文件分开

将源文件和类文件置于不同的目录下经常是很有意义的,特别是在大型的项目中。我们用 -d 选项来指明单独的类文件目标位置。由于源文件不在用户类路径中,所以用 -sourcepath 选项来协助编译器查找它们。

C: dir

classes\ lib\ src\

C: dir src

farewells\

C: dir src\farewells

Base.java GoodBye.java

C: dir lib

Banners.jar

C: dir classes

C: javac -sourcepath src -classpath classes:lib\Banners.jar \

src\farewells\GoodBye.java -d classes

C: dir classes

farewells\

C: dir classes\farewells

Base.class GoodBye.class

注意:编译器也编译了 src\farewells\Base.java,虽然我们没有在命令行中指定它。要跟踪自动编译,可使用 -verbose 选项。

联编程序示例

这里我们用 JDK 1.2 的 javac 来编译将在 1.1 版的虚拟机上运行的代码。

C: javac -target 1.1 -bootclasspath jdk1.1.7\lib\classes.zip \

-extdirs "" OldCode.java

-target 1.1

JDK 1.2 javac 在缺省状态下也将根据 1.2 版的自举类来进行编译,因此我们需要告诉 javac 让它根据 JDK 1.1 自举类来进行编译。可用 -bootclasspath 和 -extdirs 选项来达到此目的。不这样做的话,可能会使编译器根据 1.2 版的 API 来进行编译。由于 1.1 版的虚拟机上可能没有该 1.2 版的 API,因此运行时将出错。

选项可确保生成的类文件与 1.1 版的虚拟机兼容。在 JDK1.2 中, 缺省情况下 javac 编译生成的文件是与 1.1 版的虚拟机兼容的,因此并非严格地需要该选项。然而,由于别的编译器可能采用其它的缺省设置,所以提供这一选项将不失为是个好习惯。

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