漫画:奇怪,为什么在Java中 2*(i*i) 比 2*i*i 快?

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既然我设计的两只小萌宠出场了,也该它们的粑粑出场了,有同学估计最近有点疑问,东哥为什么很长一段时间不输出原创文章了,难道不准备写下去了吗?我可是东哥的忠实读者呢!

东哥在这里告诉各位读者大大,东哥一定会写下去,除非真的有一天写不动了为止,东哥一直对技术痴迷,所以公众号还是会以技术文输出为主。


今天这篇文章,我们通过一个故事来深入聊聊 Java 编译背后的秘密。

东哥说这段代码来自于 Stackoverflow(关于这个网站,东哥似乎分享了无数次《这三个网站的使用技巧,你值得收藏》,真正去逛这个网站的同学还是很少),如下。

public static void main(String[] args) {
    long startTime = System.nanoTime();
    int n = 0;
    for (int i = 0; i < 1000000000; i++) {
        n += 2 * i * i;
    }
    System.out.println((double) (System.nanoTime() - startTime) / 1000000000 + " s");
    System.out.println("n = " + n);
}

代码很简单吧,它的执行时间大概在 0.60s ~ 0.65s。但是如果你把 2ii 替换成 2(ii),执行时间大概在 0.50s ~ 0.55s。

对这段程序的两个版本分别执行 15 次,得到的结果如下。

我们可以看出 2(ii) 比 2ii 快 。

我们来分别查看它的字节码,这里东哥给我推荐了一款好用的 IDEA 插件,叫做 jclasslib bytecode viewer(你还不会用的话,可以去查看一下东哥一系列的 IDEA 文章《用 IDEA 跟踪 Java 源码的技巧 | 内部资料》,真心不错)。

2ii 的字节码如下。

2(ii) 的字节码如下。

我们可以发现除了字节码顺序不同外,没有其它异常,下一步该怎么办呢?

这里东哥给我推荐一款开源的工具,叫做 jitwatch,它可以查看查看分析HotSpot JIT compiler 生成的汇编代码,关于它的安装方法可以通过谷歌查阅。

查看是否安装成功?可以用下面的命令。

如何查看汇编代码?

运行时,添加参数 -XX:+PrintAssembly。

好了,那我们来分别看看它们的汇编代码,由于汇编代码很多,我这里就不贴出来了,各位同学可以去运行分析一下。

我这里就说一下结论,通过对比分析,我们会发现,2ii 进行了大量的堆栈操作,因此,需要保存大量的中间结果;而 2(ii) 只有少量的堆栈操作。

显而易见,2(ii) 比 2ii 快是由于 JIT 优化的结果。

说明:

本文资料来自于Stackoverflow、Github,漫画素材均为作者原创。东哥的第一篇原创漫画文章,如果喜欢的话,转发支持一下,给东哥继续创作下去的动力。

PS:原文地址

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