在java中为数组索引赋值和为变量赋值之间的性能差异

Question

我正在写一个代码，我正在对数组值进行一些计算，并将结果存储回数组。演示代码如下-

public class Test {
    private int[] x = new int[100000000];
    /**
     * @param args
     * @throws Exception 
     */
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Test t = new Test();
        long start = System.nanoTime();
        for(int i=0;i<100000000;i++) {
            t.testing(i);
        }
        System.out.println("time = " + (System.nanoTime() - start)/1000);
    }

    public void testing(int a) throws Exception {
        int b=1,c=0;
        if(b<c || b < 1) {
            throw new Exception("Invalid inputs");
        }
        int d= a>>b;
        int e = a & 0x0f;
        int f = x[d];
        int g = x[e];
        x[d] = f | g;
    }
 }

程序的主要逻辑在于

int d= a>>b;
int e = a & 0x0f;
x[d] = f | g;

当我测试这段代码时，它花了110ms。但是如果我把它赋给一个变量，而不是将结果返回到x[d]

int h = f | g;

只花了3毫秒。

我只想将结果分配回数组，但这会极大地影响性能。这是一个时间紧迫的计划。

所以我想知道在Java中是否有任何替代数组的方法或任何其他方法可以避免这种阻碍？

我在默认的sun JVM配置下测试了这段代码。

另外，我尝试了不安全的API，但没有帮助。

Answer 1

这是因为h是一个局部变量，在堆栈上分配，而数组存储在主内存中，这样写起来要慢得多。

还要注意的是，如果这真的是一个高性能的应用程序，那么应该将主逻辑放在for循环中，并避免调用方法的开销。这些说明可以为您内联，但您不应该依赖它。

Answer 2

有很多事情可能会发生。首先，试着连续多次运行每个版本的程序，并取平均值。其次，在Java中分配数组是一种执行错误检查的方法调用（例如在必要时抛出ArrayIndexOutOfBoundsExctive）。这自然会比变量分配慢一点。如果你有一段非常时间敏感的代码，考虑使用JNI进行数值操作：http://docs.oracle.com/javase/6/docs/technotes/guides/jni/.这通常会让你的数组逻辑更快。

Answer 3

您需要注意的是JVM将代码优化为零，因为它没有做任何有用的事情。

在你的情况下，你在110毫秒内完成了1亿次通话，或者说每次通话大约1.1纳秒。假设一个内存到一级缓存的访问需要4个时钟周期，这相当快。在你的测试中，你在3毫秒内获得了1亿，这意味着每次通话需要0.03纳秒，或者大约1/10的时钟周期。对我来说，这听起来不太可能，我预计如果循环长度增加一倍，仍然需要3毫秒。也就是说，您正在计时检测和消除代码所需的时间。

一个基本问题是，你有一个400 MB大小的数组。这不适用于一级、二级或三级缓存。相反，它可能会进入主内存，这通常需要200个时钟周期。最好的选择是减小阵列的大小，使其至少适合三级缓存。你的三级缓存有多大？如果是24MB，尝试将阵列减少到16MB，您应该会看到性能提高。