newInstance vs new jdk-9 / jdk-8和jmh

Question

我在这里看到了很多线程，它们可以进行比较并尝试回答哪个更快：newInstance或new operator。

查看源代码，似乎newInstance应该 慢很多
，我的意思是它进行了许多安全检查并使用了反射。我决定进行测量，首先运行jdk-8。这是使用的代码jmh。

@BenchmarkMode(value = { Mode.AverageTime, Mode.SingleShotTime })
@Warmup(iterations = 5, time = 2, timeUnit = TimeUnit.SECONDS)   
@Measurement(iterations = 5, time = 2, timeUnit = TimeUnit.SECONDS)    
@State(Scope.Benchmark) 
public class TestNewObject {
    public static void main(String[] args) throws RunnerException {

        Options opt = new OptionsBuilder().include(TestNewObject.class.getSimpleName()).build();
        new Runner(opt).run();
    }

    @Fork(1)
    @Benchmark
    public Something newOperator() {
       return new Something();
    }

    @SuppressWarnings("deprecation")
    @Fork(1)
    @Benchmark
    public Something newInstance() throws InstantiationException, IllegalAccessException {
         return Something.class.newInstance();
    }

    static class Something {

    } 
}

我认为这里没有什么大的惊喜（JIT进行了很多优化，使这种差异不 那么大 ）：

Benchmark                  Mode  Cnt      Score      Error  Units
TestNewObject.newInstance  avgt    5      7.762 ±    0.745  ns/op
TestNewObject.newOperator  avgt    5      4.714 ±    1.480  ns/op
TestNewObject.newInstance    ss    5  10666.200 ± 4261.855  ns/op
TestNewObject.newOperator    ss    5   1522.800 ± 2558.524  ns/op

热代码的差异约为 2 倍，单次射击时间的差异更糟。

现在，我切换到jdk-9（以防万一，请构建157）并运行相同的代码。结果：

 Benchmark                  Mode  Cnt      Score      Error  Units
 TestNewObject.newInstance  avgt    5    314.307 ±   55.054  ns/op
 TestNewObject.newOperator  avgt    5      4.602 ±    1.084  ns/op
 TestNewObject.newInstance    ss    5  10798.400 ± 5090.458  ns/op
 TestNewObject.newOperator    ss    5   3269.800 ± 4545.827  ns/op

那是热码的 50倍之 差。我正在使用最新的jmh版本（1.19.SNAPSHOT）。

在将另一种方法添加到测试后：

@Fork(1)
@Benchmark
public Something newInstanceJDK9() throws Exception {
    return Something.class.getDeclaredConstructor().newInstance();
}

以下是jdk-9的总体结果：

TestNewObject.newInstance      avgt    5    308.342 ±   107.563  ns/op
TestNewObject.newInstanceJDK9  avgt    5     50.659 ±     7.964  ns/op
TestNewObject.newOperator      avgt    5      4.554 ±     0.616  ns/op

有人可以阐明 为什么会有如此大的差异 吗？

Answer 1

首先，问题与模块系统无关（直接）。

我注意到，即使使用JDK 9，其第一个预热迭代newInstance也与使用JDK 8一样快。

# Fork: 1 of 1
# Warmup Iteration   1: 10,578 ns/op    <-- Fast!
# Warmup Iteration   2: 246,426 ns/op
# Warmup Iteration   3: 242,347 ns/op

这意味着JIT编译中出现了问题。
-XX:+PrintCompilation确认基准是在第一次迭代后重新编译的：

10,762 ns/op
# Warmup Iteration   2:    1541  689   !   3       java.lang.Class::newInstance (160 bytes)   made not entrant
   1548  692 %     4       bench.generated.NewInstance_newInstance_jmhTest::newInstance_avgt_jmhStub @ 13 (56 bytes)
   1552  693       4       bench.generated.NewInstance_newInstance_jmhTest::newInstance_avgt_jmhStub (56 bytes)
   1555  662       3       bench.generated.NewInstance_newInstance_jmhTest::newInstance_avgt_jmhStub (56 bytes)   made not entrant
248,023 ns/op

然后-XX:+UnlockDiagnosticVMOptions -XX:+PrintInlining指出内联问题：

1577  667 %     4       bench.generated.NewInstance_newInstance_jmhTest::newInstance_avgt_jmhStub @ 13 (56 bytes)
                           @ 17   bench.NewInstance::newInstance (6 bytes)   inline (hot)
            !                @ 2   java.lang.Class::newInstance (160 bytes)   already compiled into a big method

消息“已经编译为大方法”
表示编译器无法内联Class.newInstance调用，因为被调用方的已编译大小大于InlineSmallCode值（默认为2000）。

当我使用来重新运行基准测试时-XX:InlineSmallCode=2500，它又变得很快了。

Benchmark                Mode  Cnt  Score   Error  Units
NewInstance.newInstance  avgt    5  8,847 ± 0,080  ns/op
NewInstance.operatorNew  avgt    5  5,042 ± 0,177  ns/op

您知道，JDK 9现在将 G1作为默认GC 。如果我退回到Parallel
GC，即使使用default，基准测试也会很快InlineSmallCode。

使用以下命令重新运行JDK 9基准测试-XX:+UseParallelGC：

Benchmark                Mode  Cnt  Score   Error  Units
NewInstance.newInstance  avgt    5  8,728 ± 0,143  ns/op
NewInstance.operatorNew  avgt    5  4,822 ± 0,096  ns/op

G1要求每当对象存储发生时就设置一些障碍，这就是为什么编译后的代码会变得更大一些，从而Class.newInstance超过默认InlineSmallCode限制。编译Class.newInstance变得更大的另一个原因是，反射代码已在JDK
9中进行了稍微的重写。

TL; DR
JIT无法内联Class.newInstance，因为InlineSmallCode已超出限制。Class.newInstance由于JDK
9中反射代码的更改以及默认GC已更改为G1，因此的编译版本变得更大。