Cómo el compilador JIT de Java mejora la velocidad de ejecución

Históricamente, los lenguajes siempre se habían dividido entre interpretados y compilados, en lo que se refiere a su ejecución. A día de hoy, con los compiladores JIT se crea una nueva categoría: los lenguajes que son una combinación de ambos. Los compiladores JIT son omnipresentes, por ejemplo los navegadores modernos disponen de uno para el lenguaje Javascript. También las máquinas virtuales de Java han evolucionado para incluir esta técnica, y es el caso concreto en el que se va a profundizar en este artículo.

Las implementaciones modernas de Java emplean un proceso de compilación dividido en dos pasos en el cual se produce una compilación en tiempo de ejecución, es decir, las máquinas virtuales de Java actuales disponen de un compilador JIT, just-in-time por sus siglas en inglés. En primer lugar, el compilador de Java compila en bytecode el código fuente, este bytecode es independiente de la plataforma de hardware donde se ejecuta. La máquina virtual de Java (JVM) es la encargada de ejecutar (interpretar mediante un intérprete) este bytecode. La máquina virtual sí es dependiente de la plataforma: Cada plataforma requiere de su propia máquina virtual para poder ejecutar el bytecode.

El compilador JIT de la máquina virtual es el encargado de detectar partes de este bytecode que se están ejecutando con mucha frecuencia y compilarlas al código máquina de la CPU de la plataforma para aumentar la velocidad de ejecución. El componente del compilador JIT encargado de detectar estos «puntos calientes» («hotspots» o «hot code» en inglés) del código es el profiler. Además, lo realiza en tiempo de ejecución, es decir, a medida que el programa se está ejecutando, detecta cuáles nuevas partes del código se han calentado y cuáles se han enfriado. De esta manera se supera la principal ineficiencia de los intérpretes: cuando código que se está ejecutando de forma reiterada (por ejemplo debido a un bucle while / for) debe ser interpretado una y otra vez. Además, esta característica es realmente potente, pues consigue que determinados tipos de programas se ejecuten más rápido que su equivalente en un lenguaje compilado orientado a objetos.

Para ver un caso concreto de cómo se optimiza en tiempo de ejecución un programa realizado en Java, pongamos a trabajar al ordenador: calculará 100 veces el número situado en la duodécima posición de la serie de Fibonacci, una forma como otra cualquiera de poner a calcular un ordenador. Este número es el 144, pero lo que realmente nos interesa es el tiempo transcurrido en cada una de las 100 ejecuciones.

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