Java即时编译：不仅仅是一个流行词

最近的Java生产性能问题迫使我重新审视并真正欣赏Java VM即时（JIT）编译器。大多数Java开发人员和支持人员都听说过这种JVM运行时性能优化，但是有多少人真正理解并欣赏它的好处？

本文将与您分享在添加新的虚拟服务器（容量改进和水平扩展项目）之后我所涉及的故障排除练习。

有关JIT的更深入介绍，我推荐以下文章：

##即时编译： http ： //en.wikipedia.org/wiki/Just-in-time_compilation
## Java HotSpot性能引擎体系结构： http : //www.oracle.com/technetwork/java/whitepaper-135217.html
##了解即时编译和优化： http : //docs.oracle.com/cd/E15289_01/doc.40/e15058/underst_jit.htm
## JIT编译器如何优化代码： http : //pic.dhe.ibm.com/infocenter/java7sdk/v7r0/index.jsp?topic=%2Fcom.ibm.java.zos.70.doc%2Fdiag%2Funderstanding% 2Fjit_overview.html

JIT编译概述

JIT编译本质上是一个在运行时提高Java应用程序性能的过程。

下图说明了不同的JVM层和交互。它描述了以下高级过程：

Java编译器将Java源文件编译为平台无关的字节码或Java类文件。
在触发Java应用程序之后，JVM在运行时加载编译的类，并通过Java解释器执行适当的计算语义。
启用JIT后，JVM将分析Java应用程序方法调用并将字节码（在达到某些内部阈值之后）编译为本机的，更有效的机器代码。通常，最繁忙的方法调用首先确定JIT进程的优先级。
将此类方法调用编译为机器代码后，JVM将直接执行它，而不是“解释”它。
随着时间的流逝，上述过程导致了运行时性能的提高。

JVM_JIT_interraction

案例分析

现在这里是我之前提到的项目的背景。主要目标是在生产环境中添加新的IBM P7 AIX虚拟服务器（LPAR），以提高平台的容量。查找以下平台本身的规格：

Java EE服务器： IBM WAS 6.1.0.37和IBM WCC 7.0.1
操作系统：AIX 6.1
JDK ：IBM J2RE 1.5.0（SR12 FP3 + IZ94331）@ 64位
RDBMS ：Oracle 10g
平台类型：中间层和批处理

为了达到现有的应用程序性能水平，购买了完全相同的硬件规格。还使用与现有产品相同的版本安装了AIX OS版本和其他IBM软件。

为了确保应用程序具有相同的性能水平，对以下各项（清单）均进行了验证：

硬件规格（＃CPU内核，物理RAM，SAN…）。
操作系统版本和补丁程序级别；包括AIX内核参数。
IBM WAS和IBM WCC版本，补丁程序级别；包括调整参数。
IBM JRE版本，补丁程序级别和调整参数（启动参数， Java堆大小 ……）。
还正确评估了网络连接性和性能。

新的生产服务器构建完成后，将执行功能测试，该测试还确认了联机和批处理应用程序的正确行为。

但是，在生产运营的第一天就发现了主要的性能问题。您将在下面找到所观察到的性能问题的摘要矩阵。

生产服务器	运行时间	处理量（＃个订单）	中央处理器％（平均）	中间件健康
现有服务器	10个小时	25万（基线）	20％	健康
新服务器	10个小时	5万-500％	80％+ 400％	高线程利用率

从上面的视图中可以看到，性能结果在生产的第一天就非常糟糕。与现有生产服务器相比，新生产服务器不仅处理了更少的订单，而且物理资源利用率（例如CPU％）也要高得多。

考虑到确保新服务器的构建与现有服务器完全相同所花费的时间，这种情况令人感到困惑。那时，另一个核心团队参与进来，以执行额外的故障排除并确定性能问题的根源。

故障排除：寻找罪魁祸首…

故障排除团队分为两部分，以专注于以下项目：

从IBM WAS容器中识别CPU％的来源，并将CPU占用空间与现有生产服务器进行比较。
在现有生产服务器和新生产服务器之间执行更多数据和文件比较。

为了了解CPU％的来源，我们确实从运行IBM WAS和IBM WCC的IBM JVM中对每个线程执行了AIX CPU分析。从下面的屏幕快照中可以看到，发现许多线程各自使用5-20％。在现有生产服务器上执行的相同分析确实显示出更少的线程数，CPU占用率始终在5％左右。

JIT_CPU_per_Thread_analysis

结论：

相同类型的业务流程使用的CPU是现有生产服务器的3-4倍。

为了了解执行的处理类型，每个线程数据在CPU的同时捕获了JVM线程转储。现在，在查看了JVM线程转储（Java内核）之后，我们意识到的第一件事就是JIT确实被禁用了！通过从正在运行的JVM进程中运行java –version命令也可以确认该问题。

IBM_JVM_Javacore_JIT_disabled

这个发现非常重要，特别是考虑到在现有生产服务器上启用了JIT。大约在同一时间，负责比较服务器的另一个团队最终发现了用于启动应用程序的AIX用户的环境变量之间的差异。早期的差距分析漏掉了这种比较练习。他们发现新的AIX生产服务器具有以下额外条目：

JAVA_COMPILER=NONE

根据IBM文档，添加此类环境变量是禁用 JIT的方法之一。

复杂的根本原因分析，简单的解决方案

为了了解在我们的环境中禁用JIT的影响，您必须了解其含义。禁用JIT本质上意味着整个JVM现在都在解释模式下运行。对于我们的应用程序，以完全解释模式运行不仅会大大降低应用程序吞吐量，而且还会增加服务器CPU利用率的压力点，因为每个请求/线程占用的CPU数量是使用JIT执行的请求的3-4倍（请记住，当使用JIT时启用后，JVM将直接对机器/本机代码执行许多调用）。

如预期的那样，除去此环境变量以及重新启动受影响的JVM进程确实解决了问题并恢复了性能级别。