我知道微观基准很难。我并不想建立一个糟糕的微观基准。相反,我在进行(我认为是的)无害重构时遇到了这个问题。下面是问题的简化演示。
该程序构建一个包含一万个随机整数的ArrayList,然后查找元素的和。在该示例中,求和被重复一百万次,以提高所用时间测量中的信噪比。在实际的程序中,有一百万个略有不同的列表,但不管怎样,问题仍然存在。
现在,(对我来说)令人惊讶的是arraySumIn⃣
需要约7秒,但arraySumSubFunctionCall
需要约42秒。在我看来,这似乎是一个令人印象深刻的差异。
如果我取消注释数组摘要
和数组摘要子功能调用,
则它们分别在大约7秒内完成。即数组子子函数调用
不再那么慢。
这是怎么回事?有什么更广泛的含义吗?例如,我以前从未想过提取方法重构可以将7秒的方法调用变成42秒的方法调用。
在研究这个问题时,我发现了几个涉及JIT的问题(例如Java方法调用性能和为什么使用流的代码在Java9比Java8运行得快得多?),但它们似乎处理相反的情况:内联代码的性能比单独方法中的代码差。
环境详细信息:Windows 10 x64,Intel Core i3-6100。
λ java -version
openjdk version "11.0.4" 2019-07-16
OpenJDK Runtime Environment AdoptOpenJDK (build 11.0.4+11)
OpenJDK 64-Bit Server VM AdoptOpenJDK (build 11.0.4+11, mixed mode)
λ javac -version
javac 11.0.4
import java.util.ArrayList;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class App {
public static void main(String[] args) {
final int size = 10_000;
final int iterations = 1_000_000;
final var data = integerListWithRandomValues(size);
//arraySumInlined(iterations, data);
arraySumSubFunctionCall(iterations, data);
}
private static void arraySumSubFunctionCall(int iterations,
final ArrayList<Integer> data) {
final long start = System.nanoTime();
long result = 0;
for (int i = 0; i < iterations; ++i) {
result = getSum(data);
}
final long end = System.nanoTime();
System.out.println(String.format("%f sec (%d)",
TimeUnit.NANOSECONDS.toMillis(end - start) / 1000.0, result));
}
private static void arraySumInlined(int iterations,
final ArrayList<Integer> data) {
final long start = System.nanoTime();
long result = 0;
for (int i = 0; i < iterations; ++i) {
result = data.stream().mapToInt(e -> e).sum();
}
final long end = System.nanoTime();
System.out.println(String.format("%f sec (%d)",
TimeUnit.NANOSECONDS.toMillis(end - start) / 1000.0, result));
}
private static int getSum(final ArrayList<Integer> data) {
return data.stream().mapToInt(e -> e).sum();
}
private static ArrayList<Integer> integerListWithRandomValues(final int size) {
final var result = new ArrayList<Integer>();
final var r = new Random();
for (int i = 0; i < size; ++i) {
result.add(r.nextInt());
}
return result;
}
}
值得一提的是,我也做了一些实验,发现当在静态方法中执行时,IntStream上的sum()
方法特别适用。我如下调整了您的代码,以便获得每次迭代的平均持续时间:
import java.util.ArrayList;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.stream.IntStream;
public class App2 {
public static void main(String[] args) {
final int size = 10_000;
final int iterations = 1_000_000;
final var data = integerListWithRandomValues(size);
boolean inline = args.length > 0 && "inline".equalsIgnoreCase(args[0]);
if (inline) {
System.out.println("Running inline");
} else {
System.out.println("Running sub-function call");
}
arraySum(inline, iterations, data);
}
private static void arraySum(boolean inline, int iterations, final ArrayList<Integer> data) {
long start;
long result = 0;
long totalElapsedTime = 0;
for (int i = 0; i < iterations; ++i) {
start = System.nanoTime();
if (inline) {
result = data.stream().mapToInt(e -> e).sum();
} else {
result = getIntStream(data).sum();
}
totalElapsedTime += getElapsedTime(start);
}
printElapsedTime(totalElapsedTime/iterations, result);
}
private static long getElapsedTime(long start) {
return TimeUnit.NANOSECONDS.toNanos(System.nanoTime() - start);
}
private static void printElapsedTime(long elapsedTime, long result) {
System.out.println(String.format("%d per iteration (%d)", elapsedTime, result));
}
private static IntStream getIntStream(final ArrayList<Integer> data) {
return data.stream().mapToInt(e -> e);
}
private static int getSum(final ArrayList<Integer> data) {
return data.stream().mapToInt(e -> e).sum();
}
private static ArrayList<Integer> integerListWithRandomValues(final int size) {
final var result = new ArrayList<Integer>();
final var r = new Random();
for (int i = 0; i < size; ++i) {
result.add(r.nextInt());
}
return result;
}
}
一旦我切换到 getIntStream()
静态方法(在尝试其他排列之后),速度就与内联执行时间相匹配。
我用你的代码做了一些实验,以下是我的结论:
1-如果在main()中先放arraySumSubFunctionCall(),然后放arraySumInlined(),则执行时间会有所不同:
public static void main(String[] args) {
...
arraySumSubFunctionCall(iterations, data);
arraySumInlined(iterations, data);
}
这意味着即时编译器优化发生在arraySumIn()中,然后可以应用于arraySumSubFunctionCall()。
2-如果你替换你的常量data.stream(). mapToInt(e-
private static void arraySumInlined(int iterations,
final ArrayList<Integer> data) {
...
for (int i = 0; i < iterations; ++i) {
result = new Random().nextInt();
}
...
}
private static int getSum(final ArrayList<Integer> data) {
return new Random().nextInt();
}
这意味着常量data.stream()。地图输入(电子-
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