什么是即时编译 (Just in Time)

本文由 Just in Time Compilation Explained 的中文翻译版本，内容有删减

即时编译(JIT)是一种提高解释程序性能的方法。在执行过程中，程序被编译为本机代码以提高其性能。它也被称为动态编译。

比静态编译相比, 动态编译具有一些优点。当运行 Java 或 C# 应用程序时，运行时可以对应用程序进行性能分析，最终生成更优化的代码。如果程序在运行时发生更改，则运行时可以重新编译代码。

与之对应的缺点则是启动延迟和运行时的编译开销。为了限制开销，许多 JIT 编译器仅编译经常使用的代码。

概览（Overview）

传统上，有两种方法可以将源代码转换为可以在平台上运行的机器码。静态编译将代码转换为特定平台的机器码，解释器直接执行源代码。

JIT 则结合两者的优点。在运行解释程序时，JIT 编译器确定最常用的关键代码并将其编译为机器码。根据编译器的配置不同，它可以在小范围的代码或者方法上完成此编译操作。

动态编译最早是在 J. McCarthy 在 1960 年一篇关于 LISP 的论文中提出。

JIT是在程序执行期间完成编译，意味着将源代码转换为机器码是发生在运行时，而不是在执行之前。JIT 的优点是在于因为编译是在运行时进行的，所以JIT 编译器可以访问动态运行时信息，使其能够进行更好的优化（例如内联函数）。

关于JIT编译，重要的是要了解它将字节码编译成适配当前架构的机器码。这意味着，生成的机器代码对正在运行的计算机的 CPU 架构进行了优化。

JIT 编译器的常见例子是是 Java 中的 JVM（Java 虚拟机）和 C# 中的 CLR（公共语言运行时）。

历史（History）

起初，编译器负责将高级语言（定义为比汇编程序更高级别）转换为目标代码（机器指令），然后通过链接器将其链接为可执行文件。

在语言发展过程中的某一时刻，编译器能够将高级语言编译为伪代码，然后由解释器来运行程序。这消除了目标代码和可执行文件，并允许这些语言移植到多个操作系统和硬件平台。Pascal（编译为P代码）是第一个这样做的语言; Java和C#是最近的例子。最终，术语P代码被字节码取代，因为大多数伪操作都可以用一个字节来描述。

JIT 编译器是运行时解释器的一项功能，它不是在每次调用方法时解释字节码，而是将字节码编译为当前计算机的机器码，然后改为调用此机器码。理想情况下，直接运行目标代码将解决每次运行时，重新编译程序带来的低效率问题。

典型场景 (Typical scenario)

The source code is completely converted into machine code

源代码完全转换为机器代码

(JIT 场景) JIT scenario

The source code will be converted into assembly language like structure [for ex IL (intermediate language) for C#, ByteCode for java].

源代码将被转换为结构类似的汇编语言–对于C#的IL（中间语言），Java的字节码。

只有当被调用时才将中间代码转换为机器码。

JIT 与Non-JIT对比（JIT vs Non-JIT comparison）

在JIT中，并非所有代码都会被转换为机器码，首先将关键的一部分代码的转换为机器码，然后如果被调用的方法不在机器码中时，则会将起转换为机器码，从而减轻CPU的负担。由于机器码是在运行时生成的，因此 JIT 编译器将生成针对当前计算机的 CPU 体系结构优化机器码。

JIT的常见例子有 ：

• Java: JVM (Java Virtual Machine)
• C#: CLR (Common Language Runtime)
• Android: DVM (Dalvik Virtual Machine) or ART (Android RunTime) in newer versions

Java 虚拟机 （JVM） 执行字节码并维护函数调用次数的计数器。如果某个函数的数值超过预定义的限制，JIT 会自动将代码编译为可由处理器直接执行的机器码（通常情况是 javac 将代码编译为字节码，解释器逐行解释此字节码将其转换为机器码执行）。

当下次计算此函数时，将执行被JIT编译过的机器码，与逐行解释代码的正常流程相比，它可以加快代码执行速度。