运行JDK代码时Java JIT是否作弊？

Question

我正在对一些代码进行基准测试java.math.BigInteger，即使使用完全相同的算法，也无法使其运行速度与一样快。因此，我将java.math.BigInteger源代码复制到自己的程序包中并尝试了以下操作：

//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); 
    }
}

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

12089nsec/mul
2559044166

当我在未注释导入行的情况下运行它时：

4098nsec/mul
2559044166

即使使用完全相同的代码，使用BigInteger的JDK版本也要比使用我的版本快三倍。

我已经用javap检查了字节码，并在使用options运行时比较了编译器的输出：

-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，热点是否使用了一些我无法在代码中使用的预先计算的优化呢？我一直都知道他们没有。是什么解释了这种差异？

Answer 1

是的，HotSpot
JVM有点“作弊”，因为它具有某些BigInteger方法的特殊版本，您无法在Java代码中找到这些方法。这些方法称为JVM内部函数。

特别BigInteger.multiplyToLen是HotSpot中的一种内部方法。JVM源库中有一个特殊的手工编码程序集实现，但仅适用于x86-64体系结构。

您可以禁用此instrinsic
-XX:-UseMultiplyToLenIntrinsic选项，以强制JVM使用纯Java实现。在这种情况下，性能将类似于复制代码的性能。

PS
这是其他HotSpot内部方法的列表。