HotSpot VM里的解释器在client与server方式上的一点区别

HotSpot VM里的解释器在client与server模式上的一点区别
可能许多人都读到过资料，听说过在Sun的HotSpot VM里，client VM与server VM是共用一套解释器的。那么“照理说”无论是在client还是server模式，纯解释执行的性能应该是一样的。

（图片来源：The Java HotSpot Performance Engine Architecture）

是这样的么？解释器虽然是同一个，但它却可以根据启动参数的不同而变得不同。
而且有很多因素会影响测试时间的小程序（microbenchmark）。解释器自身的性能是一点，VM里其它部分的情况又是一点，例如说GC。

昨天有朋友提到这样的问题：
java -client -Xintjava -server -Xint
我预想是没有差别的，因为都是解释执行，但测试时，发现第二种比第一种要快，难道client和server两种模式下，解释器的实现不一样？望赐教。我的测试代码如下：

import java.util.Calendar;public class Main {    public static String getLastDayOfMonth(String yyyyMM, boolean addZero) {        Calendar calendar = Calendar.getInstance();        calendar.set(Integer.parseInt(yyyyMM.substring(0, 4)),                 Integer.parseInt(yyyyMM.substring(4, 6)) - 1, 1);        calendar.add(Calendar.MONTH, 1);        calendar.add(Calendar.DAY_OF_MONTH, -1);        String day = "" + calendar.get(Calendar.DAY_OF_MONTH);        if (addZero && day.length() == 1) {            day = "0" + day;        }                return day;    }        public static void main(String[] args) {        for(int i = 0; i < 100000; i++) {            Main.getLastDayOfMonth("198503", true);        }                long t1 = System.currentTimeMillis();        for(int i = 0; i < 100000; i++) {            Main.getLastDayOfMonth("198503", true);        }        long t2 = System.currentTimeMillis();        System.out.println(t2 - t1);    }}

在我的机器上，client模式下执行是15.5秒左右，server模式是13秒左右，试了很多次，都是这样。

java -client -Xint与java -server -Xint，事实上这两种条件下由HotSpot VM最终生成出来的解释器代码确实不是完全一样的。

先前发过的JVM分享的PPT里也有提到，HotSpot VM的解释器是在启动的时候才动态生成的，其中好处之一就是它会根据启动参数来生成最小量必要的代码（理论上…）。这样生成出来的解释器就可以在当时的环境中最合适。

在client模式中，VM参数ProfileInterpreter默认是false，而在server模式中这个参数默认为true。
生成的解释器代码中，ProfileInterpreter对应一段额外的逻辑去收集profile数据，为了给JIT编译器提供更准确的信息做更高效的优化。例如说，开启了ProfileInterpreter之后，解释器的条件跳转字节码的处理逻辑里就会多了一段，记录到底有多少次是走了then分支，而多少走了else分支（准确来说是记录条件跳转的taken与not-taken）。可以参考一下TemplateTable::branch(bool is_jsr, bool is_wide)看看这是如何实现的。

所以server模式下的解释器应该比client模式下慢。

朋友继续问：
+ProfileInterpreter+UseCompiler
该配置文件放在启动Java进程的工作目录（working directory）中。

-D是用来传递一些值给Java进程设定它的系统属性（system properties）的。多数系统属性都可以在Java程序中通过System.getProperties()获取。这跟VM参数是两个概念。

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下面就开头的测试代码具体分析一下。环境是JDK 6 update 24 x86。

用-XX:+UnlockDiagnosticVMOptions -XX:+PrintInterpreter参数可以看到实际生成出来的解释器代码（需要hsdis插件）：
java -client -Xint https://gist.github.com/924905
java -server -Xint https://gist.github.com/924901
可以留意比较一下两个版本里的解释器的代码差异，例如说ifeq，client版里的就明显比server版里的短。

两者的参数差异可以在这里看：https://gist.github.com/924906
可以留意几个，
[sajia@sajia ~]$ java -client -Xint Main9825[sajia@sajia ~]$ java -client -Xint Main9820[sajia@sajia ~]$ java -client -Xint Main9816[sajia@sajia ~]$ java -server -Xint Main9519[sajia@sajia ~]$ java -server -Xint Main9439[sajia@sajia ~]$ java -server -Xint Main9446
确实在我的测试机器上跑也是server模式的更快一些。但这个测试确实只反映了解释器自身的性能么？让我们再多看些数据。

实际上问题是出在GC算法上。client模式默认是用UseSerialGC，是单线程串行执行的；而server模式默认是用UseParallelGC，是多线程并行执行的，所以server模式的会快一些（按单位回收的空间大小来算，不要按单次停机时间来算因为堆大小可能不同）。
另外堆大小的默认选择也不同，server模式默认会用更大的GC堆，所以GC次数会比较少。
看下面的日志：

[sajia@sajia ~]$ java -client -Xint -XX:+PrintGCDetails Main[GC [DefNew: 4416K->161K(4928K), 0.0020070 secs] 4416K->161K(15872K), 0.0020790 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] [GC [DefNew: 4577K->160K(4928K), 0.0011860 secs] 4577K->160K(15872K), 0.0012290 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] [GC [DefNew: 4576K->160K(4928K), 0.0009230 secs] 4576K->160K(15872K), 0.0009630 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] [GC [DefNew: 4576K->160K(4928K), 0.0008960 secs] 4576K->160K(15872K), 0.0009350 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] [GC [DefNew: 4576K->160K(4928K), 0.0010020 secs] 4576K->160K(15872K), 0.0010450 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] [GC [DefNew: 4576K->160K(4928K), 0.0009180 secs] 4576K->160K(15872K), 0.0009610 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] [GC [DefNew: 4576K->160K(4928K), 0.0007820 secs] 4576K->160K(15872K), 0.0008220 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] [GC [DefNew: 4576K->160K(4928K), 0.0007600 secs] 4576K->160K(15872K), 0.0007970 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] [GC [DefNew: 4576K->160K(4928K), 0.0009750 secs] 4576K->160K(15872K), 0.0010160 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] [GC [DefNew: 4576K->160K(4928K), 0.0007790 secs] 4576K->160K(15872K), 0.0008170 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] [GC [DefNew: 4576K->160K(4928K), 0.0007540 secs] 4576K->160K(15872K), 0.0007900 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.01 secs] [GC [DefNew: 4576K->160K(4928K), 0.0009090 secs] 4576K->160K(15872K), 0.0009490 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] [GC [DefNew: 4576K->160K(4928K), 0.0007940 secs] 4576K->160K(15872K), 0.0008310 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] [GC [DefNew: 4576K->160K(4928K), 0.0007470 secs] 4576K->160K(15872K), 0.0007840 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] [GC [DefNew: 4576K->160K(4928K), 0.0007630 secs] 4576K->160K(15872K), 0.0008010 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] [GC [DefNew: 4576K->0K(4928K), 0.0010530 secs] 4576K->160K(15872K), 0.0011120 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] [GC [DefNew: 4480K->0K(4992K), 0.0003780 secs] 4640K->160K(15936K), 0.0004160 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] [GC [DefNew: 4480K->0K(4992K), 0.0001560 secs] 4640K->160K(15936K), 0.0001920 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] [GC [DefNew: 4480K->0K(4992K), 0.0001450 secs] 4640K->160K(15936K), 0.0001800 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] [GC [DefNew: 4480K->0K(4992K), 0.0001430 secs] 4640K->160K(15936K), 0.0001790 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] [GC [DefNew: 4480K->0K(4992K), 0.0001420 secs] 4640K->160K(15936K), 0.0001780 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] [GC [DefNew: 4480K->0K(4992K), 0.0001480 secs] 4640K->160K(15936K), 0.0001840 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] [GC [DefNew: 4480K->0K(4992K), 0.0001680 secs] 4640K->160K(15936K), 0.0002080 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] [GC [DefNew: 4480K->0K(4992K), 0.0001700 secs] 4640K->160K(15936K), 0.0002070 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] [GC [DefNew: 4480K->0K(4992K), 0.0001540 secs] 4640K->160K(15936K), 0.0001890 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 9841Heap def new generation   total 4992K, used 1974K [0xbf710000, 0xbfc70000, 0xc4c60000)  eden space 4480K,  44% used [0xbf710000, 0xbf8fd8c0, 0xbfb70000)  from space 512K,   0% used [0xbfbf0000, 0xbfbf0000, 0xbfc70000)  to   space 512K,   0% used [0xbfb70000, 0xbfb70000, 0xbfbf0000) tenured generation   total 10944K, used 160K [0xc4c60000, 0xc5710000, 0xcf710000)   the space 10944K,   1% used [0xc4c60000, 0xc4c881c8, 0xc4c88200, 0xc5710000) compacting perm gen  total 12288K, used 34K [0xcf710000, 0xd0310000, 0xd3710000)   the space 12288K,   0% used [0xcf710000, 0xcf718948, 0xcf718a00, 0xd0310000)    ro space 10240K,  61% used [0xd3710000, 0xd3d38a38, 0xd3d38c00, 0xd4110000)    rw space 12288K,  60% used [0xd4110000, 0xd4848ec0, 0xd4849000, 0xd4d10000)[sajia@sajia ~]$ java -server -Xint -XX:+PrintGCDetails Main[GC [PSYoungGen: 14016K->198K(16320K)] 14016K->198K(53696K), 0.0024550 secs] [Times: user=0.01 sys=0.00, real=0.01 secs] [GC [PSYoungGen: 14214K->174K(16320K)] 14214K->174K(53696K), 0.0016880 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] [GC [PSYoungGen: 14190K->174K(16320K)] 14190K->174K(53696K), 0.0013630 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] [GC [PSYoungGen: 14190K->174K(16320K)] 14190K->174K(53696K), 0.0017030 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] [GC [PSYoungGen: 14190K->174K(13888K)] 14190K->174K(51264K), 0.0014890 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] [GC [PSYoungGen: 13870K->174K(13568K)] 13870K->174K(50944K), 0.0017340 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] [GC [PSYoungGen: 13550K->16K(13120K)] 13550K->178K(50496K), 0.0018910 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] [GC [PSYoungGen: 13072K->0K(12864K)] 13234K->162K(50240K), 0.0007120 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 9482Heap PSYoungGen      total 12864K, used 3073K [0xe1e30000, 0xe2dd0000, 0xf4230000)  eden space 12800K, 24% used [0xe1e30000,0xe21306d8,0xe2ab0000)  from space 64K, 0% used [0xe2dc0000,0xe2dc0000,0xe2dd0000)  to   space 256K, 0% used [0xe2d50000,0xe2d50000,0xe2d90000) PSOldGen        total 37376K, used 162K [0xbd630000, 0xbfab0000, 0xe1e30000)  object space 37376K, 0% used [0xbd630000,0xbd6588c8,0xbfab0000) PSPermGen       total 16384K, used 1937K [0xb9630000, 0xba630000, 0xbd630000)  object space 16384K, 11% used [0xb9630000,0xb98146f8,0xba630000)

能看出区别来了么？

然后朋友回复：
），如下：

C:\eclipse\workspace\JITTest\bin>java -client -Xint -Xms256m -Xmx512m -XX:PermSize=64m -XX:MaxPermSize=128m -XX:+UseParallelGC  -XX:+PrintGCDetails Main [GC [PSYoungGen: 15168K->240K(17664K)] 15168K->240K(259648K), 0.0017866 secs] [Times: user=0.02 sys=0.00, real=0.02 secs] [GC [PSYoungGen: 15408K->208K(17664K)] 15408K->208K(259648K), 0.0011884 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] [GC [PSYoungGen: 15376K->224K(17664K)] 15376K->224K(259648K), 0.0009685 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] [GC [PSYoungGen: 15392K->224K(17664K)] 15392K->224K(259648K), 0.0009029 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] [GC [PSYoungGen: 15392K->224K(17664K)] 15392K->224K(259648K), 0.0009185 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] [GC [PSYoungGen: 15392K->208K(19904K)] 15392K->208K(261888K), 0.0010813 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] [GC [PSYoungGen: 19856K->16K(19712K)] 19856K->220K(261696K), 0.0011097 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 12782 Heap PSYoungGen      total 19712K, used 3160K [0x28280000, 0x29630000, 0x2a9e0000)   eden space 19648K, 16% used [0x28280000,0x285921b0,0x295b0000)   from space 64K, 25% used [0x295b0000,0x295b4000,0x295c0000)   to   space 320K, 0% used [0x295e0000,0x295e0000,0x29630000) PSOldGen        total 241984K, used 204K [0x0a9e0000, 0x19630000, 0x28280000)   object space 241984K, 0% used [0x0a9e0000,0x0aa13060,0x19630000) PSPermGen       total 65536K, used 2470K [0x029e0000, 0x069e0000, 0x0a9e0000)   object space 65536K, 3% used [0x029e0000,0x02c49828,0x069e0000) C:\eclipse\workspace\JITTest\bin>java -server -Xint -Xms256m -Xmx512m -XX:PermSize=64m -XX:MaxPermSize=128m -XX:+UseParallelGC  -XX:+PrintGCDetails Main [GC [PSYoungGen: 21952K->240K(25536K)] 21952K->240K(258560K), 0.0016271 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] [GC [PSYoungGen: 22192K->208K(25536K)] 22192K->208K(258560K), 0.0011813 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] [GC [PSYoungGen: 22160K->224K(25536K)] 22160K->224K(258560K), 0.0009733 secs] [Times: user=0.02 sys=0.00, real=0.02 secs] [GC [PSYoungGen: 22176K->224K(25536K)] 22176K->224K(258560K), 0.0009282 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] [GC [PSYoungGen: 22176K->224K(25536K)] 22176K->224K(258560K), 0.0009107 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 12798 Heap PSYoungGen      total 25536K, used 4176K [0x28140000, 0x29db0000, 0x2ba20000)   eden space 21952K, 18% used [0x28140000,0x2851c170,0x296b0000)   from space 3584K, 6% used [0x296b0000,0x296e8040,0x29a30000)   to   space 256K, 0% used [0x29d70000,0x29d70000,0x29db0000) PSOldGen        total 233024K, used 0K [0x0ba20000, 0x19db0000, 0x28140000)   object space 233024K, 0% used [0x0ba20000,0x0ba20000,0x19db0000) PSPermGen       total 65536K, used 2470K [0x03a20000, 0x07a20000, 0x0ba20000)   object space 65536K, 3% used [0x03a20000,0x03c89828,0x07a20000)

呵呵，确实如此。

因为解释器本来就比较慢，所以增加ProfileInterpreter并不会显著的增加开销，所以这部分开销才可以接受。但非要追究谁快谁慢的话，那还是client模式下默认生成的解释器会比server模式的快一些的。
但那篇关心的是client与server VM按默认参数运行的性能差异吧。那个有很大程度受JIT编译器优化程度的影响。这篇只讨论了-Xint了之后client与server VM中解释器的关系，以及为了对比它们的性能而做的测试可能受到的影响。

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