JVM中的方法内联

在C++中，可以明确定义内联函数，使用inline关键字。在Java中不能定义内联函数，但是方法的内联在JIT编译中还是存在的，只不过是JIT自动优化的，我们无法在写代码的时候指定。

所谓内联函数就是指函数在被调用的地方直接展开，编译器在调用时不用像一般函数那样，参数压栈，返回时参数出栈以及资源释放等，这样提高了程序执行速度。 一般函数的调用时，JVM会自动新建一个堆栈框架来处理参数和下一条指令的地址，当执行完函数调用后再撤销该堆栈。

写一段代码来测试一下。

public class Test {
	public static void foo() {   
		boolean t = true;
		boolean f = false;
		System.out.println(t == f);
	}   

	public static void main(String[] args) {   
		foo();   
	}
}

看一下这段代码的字节码信息，使用命令

javap -c -s -l -verbose Test

关键部位的字节码信息如下

public static void foo();
  Signature: ()V
  LineNumberTable:
   line 5: 0
   line 6: 2
   line 7: 4
   line 8: 20

  LocalVariableTable:
   Start  Length  Slot  Name   Signature
   2      19      0    t       Z
   4      17      1    f       Z


  Code:
   Stack=3, Locals=2, Args_size=0
   0:   iconst_1
   1:   istore_0
   2:   iconst_0
   3:   istore_1
   4:   getstatic       #15; //Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
   7:   iload_0
   8:   iload_1
   9:   if_icmpne       16
   12:  iconst_1
   13:  goto    17
   16:  iconst_0
   17:  invokevirtual   #21; //Method java/io/PrintStream.println:(Z)V
   20:  return
  LineNumberTable:
   line 5: 0
   line 6: 2
   line 7: 4
   line 8: 20

  LocalVariableTable:
   Start  Length  Slot  Name   Signature
   2      19      0    t       Z
   4      17      1    f       Z

  StackMapTable: number_of_entries = 2
   frame_type = 255 /* full_frame */
     offset_delta = 16
     locals = [ int, int ]
     stack = [ class java/io/PrintStream ]
   frame_type = 255 /* full_frame */
     offset_delta = 0
     locals = [ int, int ]
     stack = [ class java/io/PrintStream, int ]


public static void main(java.lang.String[]);
  Signature: ([Ljava/lang/String;)V
  LineNumberTable:
   line 11: 0
   line 12: 3

  LocalVariableTable:
   Start  Length  Slot  Name   Signature
   0      4      0    args       [Ljava/lang/String;


  Code:
   Stack=0, Locals=1, Args_size=1
   0:   invokestatic    #33; //Method foo:()V
   3:   return
  LineNumberTable:
   line 11: 0
   line 12: 3

  LocalVariableTable:
   Start  Length  Slot  Name   Signature
   0      4      0    args       [Ljava/lang/String;

可以看到在字节码中是不能反映出方法内联的，方法内联是在JIT编译时发生的，Oracle对方法内联的举例（传送门：http://java.sun.com/developer/technicalArticles/Networking/HotSpot/inlining.html），JVM会做出优化。要发现该方法是否被内联可以使用如下命令：

java -Xrunhprof:cpu=times InlineMe

在本文中我没有进行这个测试，如果想看这个测试结果，可以到这里来看。（传送门：http://spring8314.iteye.com/blog/139299）
也可以使用参数：（这个参数只能在debug mode下使用，可以参见http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/tech/exactoptions-jsp-141536.html，建议使用fastdebug来玩，传送门：http://agapple.iteye.com/blog/1056599）

-XX:+PrintInlining

打印出来的内容如下

@ 0   org.dothwinds.test.Test::foo (21 bytes)

可以看到log中存在foo方法。后面的21字节表示字节码所占用的字节。那么用javap可以看到foo方法的字节码正好占用21字节

  Code:
   Stack=3, Locals=2, Args_size=0
   0:   iconst_1
   1:   istore_0
   2:   iconst_0
   3:   istore_1
   4:   getstatic       #15; //Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
   7:   iload_0
   8:   iload_1
   9:   if_icmpne       16
   12:  iconst_1
   13:  goto    17
   16:  iconst_0
   17:  invokevirtual   #21; //Method java/io/PrintStream.println:(Z)V
   20:  return

我们将这段代码反汇编x86asm来看看。

java -Xcomp -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions -XX:+Pr
intAssembly org/dothwinds/test/Test >log.log

到当前目录下找到这个log文件，将有意义的代码提取出来。

Code:
[Disassembling for mach='i386']
[Entry Point]
[Verified Entry Point]
[Constants]
  # {method} 'main' '([Ljava/lang/String;)V' in 'org/dothwinds/test/Test'
  # parm0:    ecx       = '[Ljava/lang/String;'
  #           [sp+0x20]  (sp of caller)
  ;;  block B6 [0, 0]

  0x01cd3930: mov    %eax,-0x8000(%esp)
  0x01cd3937: push   %ebp
  0x01cd3938: sub    $0x18,%esp         ;*invokestatic foo
                                        ; - org.dothwinds.test.Test::main@0 (line 11)
  ;;  block B0 [0, 3]

  ;;   10 move [obj:0x0|L] [edx|L] [patch_normal] [bci:4]
  0x01cd393b: nop    
  0x01cd393c: nop    
  0x01cd393d: nop    
  0x01cd393e: nop    
  0x01cd393f: nop    
  0x01cd3940: jmp    0x01cd3990         ;   {no_reloc}
  ;;   12 move [Base:[edx|L] Disp: 2147483647|L] [ecx|L] [patch_normal] [bci:4]
  0x01cd3945: nop    
  0x01cd3946: nop    
  0x01cd3947: nop    
  0x01cd3948: jmp    0x01cd39bb         ; implicit exception: dispatches to 0x01cd399a
  0x01cd394d: nop                       ;*getstatic out
                                        ; - org.dothwinds.test.Test::foo@4 (line 7)
                                        ; - org.dothwinds.test.Test::main@0 (line 11)
  0x01cd394e: cmp    (%ecx),%eax        ; implicit exception: dispatches to 0x01cd39c5
  0x01cd3950: mov    $0x0,%edx          ;*invokevirtual println
                                        ; - org.dothwinds.test.Test::foo@17 (line 7)
                                        ; - org.dothwinds.test.Test::main@0 (line 11)
  0x01cd3955: nop    
  0x01cd3956: mov    $0xffffffff,%eax   ;   {oop(NULL)}
  0x01cd395b: call   0x01c0b210         ; OopMap{off=48}
                                        ;*invokevirtual println
                                        ; - org.dothwinds.test.Test::foo@17 (line 7)
                                        ; - org.dothwinds.test.Test::main@0 (line 11)
                                        ;   {virtual_call}
  0x01cd3960: add    $0x18,%esp
  0x01cd3963: pop    %ebp
  0x01cd3964: test   %eax,0x260100      ;   {poll_return}
  0x01cd396a: ret    

这段代码之所以能看出有内联特征是因为（借用撒迦（http://rednaxelafx.iteye.com/）的话）：

  0x01cd395b: call   0x01c0b210         ; OopMap{off=48}
                                        ;*invokevirtual println
                                        ; - org.dothwinds.test.Test::foo@17 (line 7)
                                        ; - org.dothwinds.test.Test::main@0 (line 11)
                                        ;   {virtual_call}

每行右边分号后面是注释。它会显示当前机器指令对应的原本的Java字节码是什么、字节码是从哪里来的。
可以看到这里call指令对应的字节码原本是个invokevirtual，而它原本是在foo()方法中的，并且被main()方法内联了。
如果不想进行方法内联，可以使用参数：

-XX:CompileCommand=dontinline,org/dothwinds/test/Test,foo

但是需要注意的是，C1（Client模式）下是不检查dontinline的，解决方法可以见帖子：传送门（http://hllvm.group.iteye.com/group/topic/26381）
如果嫌这种方式麻烦，那只能使用C2（Server模式）来玩了。
最后要十分感谢撒迦的帮助和指点。