第60篇-获取编译任务
在前面介绍过OSR或方法编译，如果已经决定要编译，都会调用SimpleThresholdPolicy::compile()函数进行编译。调用的相关函数如下：
1、提交编译任务
在SimpleThresholdPolicy::compile()函数中会调用SimpleThresholdPolicy::submit_compile()函数提交编译任务，此函数的实现如下：
void SimpleThresholdPolicy::submit_compile(
methodHandle mh,
int bci,
CompLevel level,
JavaThread* thread
) {
int hot_count = (bci == InvocationEntryBci) ? mh->invocation_count() : mh->backedge_count();
CompileBroker::compile_method(mh, bci, level, mh, hot_count, "tiered", thread);
}
传入的参数level通常就是目标编译层级，这是通过前一篇文章介绍的、调用AdvancedThresholdPolicy::common()函数计算出来的。
如果是OSR编译，则参考回边计数，如果是方法编译，则参考方法调用计数。最终会调用CompileBroker::compile_method()函数。
nmethod* CompileBroker::compile_method(
methodHandle method,
int osr_bci,
int comp_level,
methodHandle hot_method,
int hot_count,
const char* comment,
Thread* THREAD
) {
AbstractCompiler *comp = CompileBroker::compiler(comp_level);
// ...
if (osr_bci == InvocationEntryBci) { // 方法编译
nmethod* method_code = method->code();
if (method_code != NULL) {
if (compilation_is_complete(method, osr_bci, comp_level)) {
return method_code;
}
}
if (method->is_not_compilable(comp_level)) {
return NULL;
}
} else { // 栈上替换
nmethod* nm = method->lookup_osr_nmethod_for(osr_bci, comp_level, false);
if (nm != NULL)
return nm;
if (method->is_not_osr_compilable(comp_level))
return NULL;
}
// 如果是本地方法，且不是intrinsic相关方法，则调用NativeLookup加载对应的本地代码
if (method->is_native() && !method->is_method_handle_intrinsic()) {
bool in_base_library;
address adr = NativeLookup::lookup(method, in_base_library, THREAD);
}
if (method->is_native()) {
// PreferInterpreterNativeStubs表示是否总是使用解释器的stub调用本地方法，默认值为false
if (!PreferInterpreterNativeStubs || method->is_method_handle_intrinsic()) {
int compile_id;
{
MutexLocker locker(MethodCompileQueue_lock, THREAD);
compile_id = assign_compile_id(method, standard_entry_bci);
}
// 注意这里调用的create_native_wrapper()函数为本地方法生成编译执行的入口，这在
// 之前详细介绍过
char* xx = method->name()->as_C_string();
(void) AdapterHandlerLibrary::create_native_wrapper(method, compile_id);
} else {
return NULL;
}
} else {
// 如果因为存储代码的CodeCache已经满了，则直接返回NULL，这样就不会阻塞方法的继续
// 执行
if (!should_compile_new_jobs()) {
CompilationPolicy::policy()->delay_compilation(method());
return NULL;
}
compile_method_base(method, osr_bci, comp_level, hot_method, hot_count, comment, THREAD);
}
if(osr_bci == InvocationEntryBci){ // 方法编译
return method->code() ;
}else{ // OSR编译
return method->lookup_osr_nmethod_for(osr_bci, comp_level, false);
}
}
调用判断使用C1还是C2编译器进行方法编译，C1与C2各自有实现AbstractCompiler接口，分别是C1的Compiler与C2的C2Compiler。函数的实现如下：
static AbstractCompiler* compiler(int comp_level) {
if (is_c2_compile(comp_level)){
return _compilers[1]; // C2
}
if (is_c1_compile(comp_level)){
return _compilers[0]; // C1
}
return NULL;
}
其中的_compilers的初始化在之前介绍过，存储的分别是C1的Compiler与C2的C2Compiler。
如果是本地方法，那么需要调用AdapterHandlerLibrary::create_native_wrapper()函数生成编译执行的入口例程，这在之前详细介绍过。
如果是非本地方法，调用compile_method_base()函数提交编译任务，此函数的实现如下：
void CompileBroker::compile_method_base(
methodHandle method,
int osr_bci,
int comp_level,
methodHandle hot_method,
int hot_count,
const char* comment,
Thread* thread
) {
// 判断是否有必要编译此次编译，当能获取到此次编译的一个适合的编译结果时
// 直接返回即可
if (compilation_is_complete(method, osr_bci, comp_level)) {
return;
}
// 如果此次编译任务已经在编译队列中存在，则直接返回
if (compilation_is_in_queue(method, osr_bci)) {
return;
}
// ...
CompileTask* task = NULL;
bool blocking = false;
// 查一下此次编译任务对应的编译器使用的编译队列，C1使用的是CompileBroker::_c2_method_queue，
// C2使用的是CompileBroker::_c1_method_queue
CompileQueue* queue = compile_queue(comp_level);
{ // 匿名块开始
MutexLocker locker(queue->lock(), thread);
// 当编译任务已经在编译队列中时，直接返回
if (compilation_is_in_queue(method, osr_bci)) {
return;
}
// 由于之前可能已经完成编译，直接返回
if (compilation_is_complete(method, osr_bci, comp_level)) {
return;
}
uint compile_id = assign_compile_id(method, osr_bci);
if (compile_id == 0) {
return;
}
// 判断线程是否需要等编译任务完成后才继续执行，会判断BackgroundCompilation选项的值，默认为true，
// 所以通常是后台编译，不需要等待
// 当该方法有断点的时候并不进行编译，当参数-XX:-BackgroundCompilation设置成不是后台编译的时候，
// 并不代表是在用户线程编译，而是提交任务CompileTask到CompileQueue，唯一的区别是堵塞当前线程等待
// CompileThread直到Task编译成功
blocking = is_compile_blocking(method, osr_bci);
// 创建编译任务
task = create_compile_task(
queue,
compile_id,
method,
osr_bci,
comp_level,
hot_method,
hot_count,
comment,
blocking
);
} // 匿名块结束
// 如果blocking为true，表示需要等待编译任务完成后才能继续执行方法，如OSR编译
if (blocking) {
wait_for_completion(task);
}
}
调用的create_compile_task()函数创建编译任务，函数的实现如下：
CompileTask* CompileBroker::create_compile_task(
CompileQueue* queue,
int compile_id,
methodHandle method,
int osr_bci,
int comp_level,
methodHandle hot_method,
int hot_count,
const char* comment,
bool blocking
) {
CompileTask* new_task = allocate_task();
new_task->initialize(compile_id, method, osr_bci, comp_level,hot_method, hot_count, comment,blocking);
queue->add(new_task);
return new_task;
}
创建CompileTask任务，然后添加到C1或C2的任务队列中，此函数就直接返回了。这个任务会被C1编译器线程或C2编译器线程从队列中获取，然后编译。至于当前提交任务的函数是否需要等待编译任务完成，这取决与BackgroundCompilation选项的值，默认为true，表示异步编译，所以不会等待编译完成。
2、从CompileQueue队列中取任务进行编译
调用栈如下：
Threads::create_vm() thread.cpp CompileBroker::compilation_init() compileBroker.cpp
在创建虚拟机实例时会调用compilation_init()函数初始化CompileBroker，compilation_init()函数负责初始化编译相关组件，包括编译器实现，编译线程，计数器等。其中还会调用CompileBroker::make_compiler_thread()函数，在这个函数中创建出对应的编译线程并启动，启动后的新线程线程会调用compiler_thread_loop()函数从CompileQueue中取任务进行编译。启动的新的编译线程的调用栈如下：
clone() clone.S start_thread() pthread_create.c java_start() os_linux.cpp JavaThread::run() thread.cpp JavaThread::thread_main_inner() thread.cpp compiler_thread_entry() thread.cpp CompileBroker::compiler_thread_loop() compileBroker.cpp
编译线程会从编译任务队列中不断获取编译任务然后编译，compiler_thread_loop()函数的实现如下：
void CompileBroker::compiler_thread_loop() {
CompilerThread* thread = CompilerThread::current();
CompileQueue* queue = thread->queue();
// 只有编译器初始化时因为CodeCache内存不足导致初始化失败这一种情形，编译会被禁用
// 如果没有禁用编译，初始化正常，is_compilation_disabled_forever()函数永远返回false
while (!is_compilation_disabled_forever()) {
HandleMark hm(thread);
// 从编译队列中获取一个新的任务，如果没有新的编译任务，则get()方法等待5s
CompileTask* task = queue->get();
if (task == NULL) {
continue;
}
CompileTaskWrapper ctw(task);
nmethodLocker result_handle;
task->set_code_handle(&result_handle);
methodHandle method(thread, task->method());
// 只有在没有断点的情况下才会进行编译
if (method()->number_of_breakpoints() == 0) {
// Compile the method.
if ((UseCompiler || AlwaysCompileLoopMethods) &&
CompileBroker::should_compile_new_jobs()) {
...
invoke_compiler_on_method(task); // 对编译任务进行编译
} else {
// 如果编译已经被禁止，则移除队列中的编译任务
method->clear_queued_for_compilation();
}
}
}
shutdown_compiler_runtime(thread->compiler(), thread);
}
编译线程启动后自动执行如上函数，循环的从编译任务队列中取出编译任务执行编译，在获取到新的编译任务后还会做一些判断，如方法有断点的时候并不进行编译。方
下面看invoke_compiler_on_method()函数的实现，如下：
void CompileBroker::invoke_compiler_on_method(CompileTask* task) {
// ...
int osr_bci = task->osr_bci();
bool is_osr = (osr_bci != standard_entry_bci);
int task_level = task->comp_level();
{
ciEnv ci_env(task, system_dictionary_modification_counter);
// 传入Method*后返回ciMethod*，在编译中会操作ciMethod*
ciMethod* target = ci_env.get_method_from_handle(target_handle);
AbstractCompiler *comp = compiler(task_level);
comp->compile_method(&ci_env, target, osr_bci);
}
// ...
}
注意无论是OSR还是方法编译，最终都会调用Compiler::compile_method()进行编译。
这里还需要关注的是ciEnv、ciMethod等以ci开头的一系列类，ci是compiler interface的缩写，由于HotSpot VM中会有各种编译器，所以专门定义了编译器相关接口，当我们需要编译方法时，会将相关的数据封装为ci开头的一些类实例。如调用get_method_from_handle()方法将Method*封装为ciMethod。
其中调用的compiler()函数的实现如下：
static AbstractCompiler* compiler(int comp_level) {
if (is_c2_compile(comp_level))
return _compilers[1]; // C2编译器C2Compiler
if (is_c1_compile(comp_level))
return _compilers[0]; // C1编译器compiler
return NULL;
}
对于C1来说，会调用Compiler的compile_method()函数；对于C2来说，会调用C2Compiler的compile_method()函数。这里我们只看C1的编译，调用的Compilation::compile_method()函数的重要实现如下：
// 编译方法或OSR
int frame_size = compile_java_method();
// ...
if (InstallMethods) { // InstallMethods选项的默认值为true
// 安装方法或OSR
install_code(frame_size);
}
调用compile_java_method()函数编译，这个方法是C1编译器的入口方法，后面在介绍C1编译器时会从这个函数的实现开始介绍。编译完成后调用install_code()函数“安装”代码。下一篇将详细介绍OSR和方法编译后安装与卸载代码的过程。
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