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Java JIT在运行JDK代码时是否作弊?

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我正在对一些代码进行基准测试,即使使用完全相同的算法,也无法像_191544那样快速运行 . 所以我将java.math.BigInteger source复制到我自己的包中并尝试了这个:

//import java.math.BigInteger;

public class MultiplyTest {
    public static void main(String[] args) {
        Random r = new Random(1);
        long tm = 0, count = 0,result=0;
        for (int i = 0; i < 400000; i++) {
            int s1 = 400, s2 = 400;
            BigInteger a = new BigInteger(s1 * 8, r), b = new BigInteger(s2 * 8, r);
            long tm1 = System.nanoTime();
            BigInteger c = a.multiply(b);
            if (i > 100000) {
                tm += System.nanoTime() - tm1;
                count++;
            }
            result+=c.bitLength();
        }
        System.out.println((tm / count) + "nsec/mul");
        System.out.println(result); 
    }
}

当我运行它(在MacOS上为jdk 1.8.0_144-b01)时,它输出:

12089nsec/mul
2559044166

当我使用取消注释的导入行运行它时:

4098nsec/mul
2559044166

使用BigInteger的JDK版本与我的版本相比,它几乎快三倍,即使它使用完全相同的代码 .

我用javap检查了字节码,并在运行选项时比较了编译器输出:

-Xbatch -XX:-TieredCompilation -XX:+PrintCompilation -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions 
-XX:+PrintInlining -XX:CICompilerCount=1

并且两个版本似乎生成相同的代码 . 那么使用一些我在代码中无法使用的预先计算优化的热点是什么?我一直都明白他们没有 . 是什么解释了这种差异

2 回答

  • 501

    Java 8 中,这确实是该方法的一个内在的,稍微修改过的版本:

    private static BigInteger test() {
    
        Random r = new Random(1);
        BigInteger c = null;
        for (int i = 0; i < 400000; i++) {
            int s1 = 400, s2 = 400;
            BigInteger a = new BigInteger(s1 * 8, r), b = new BigInteger(s2 * 8, r);
            c = a.multiply(b);
        }
        return c;
    }
    

    运行此:

    java -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions  
          -XX:+PrintInlining 
          -XX:+PrintIntrinsics 
          -XX:CICompilerCount=2 
          -XX:+PrintCompilation   
           <YourClassName>
    

    这将打印许多行,其中一行将是:

    java.math.BigInteger::multiplyToLen (216 bytes)   (intrinsic)
    

    另一方面,在 Java 9 中,该方法似乎不再是内在的,但反过来它调用的是一个内在的方法:

    @HotSpotIntrinsicCandidate
     private static int[] implMultiplyToLen
    

    因此,在Java 9下运行相同的代码(具有相同的参数)将揭示:

    java.math.BigInteger::implMultiplyToLen (216 bytes)   (intrinsic)
    

    在它下面是该方法的相同代码 - 只是稍微不同的命名 .

  • 129

    是的,HotSpot JVM有点"cheating",因为它有一些特殊版本的某些 BigInteger 方法,你在Java代码中找不到它们 . 这些方法称为JVM intrinsics .

    特别是, BigInteger.multiplyToLen 是HotSpot中的内在方法 . JVM源代码库中有一个特殊的hand-coded assembly implementation,但仅适用于x86-64体系结构 .

    您可以使用 -XX:-UseMultiplyToLenIntrinsic 选项禁用此instrinsic以强制JVM使用纯Java实现 . 在这种情况下,性能将与您复制的代码的性能类似 .

    附:这是其他HotSpot内在方法的list .

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