Обманывает ли Java JIT при запуске кода JDK?

я сравнивал какой-то код, и я не мог заставить его работать так же быстро, как с java.math.BigInteger, даже при использовании точно такого же алгоритма. Поэтому я скопировал java.math.BigInteger источник в мой собственный пакет и попытался это:

//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); 
    }
}

когда я запускаю это (jdk 1.8.0_144-b01 на MacOS) он выводит:

12089nsec/mul
2559044166

когда я запускаю его с незафиксированной строкой импорта:

4098nsec/mul
2559044166

это почти в три раза быстрее при использовании версии JDK BigInteger против моей версии, даже если она использует тот же самый код.

Я изучил байт-код с помощью javap и сравнил вывод компилятора при запуске с параметрами:

-Xbatch -XX:-TieredCompilation -XX:+PrintCompilation -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions 
-XX:+PrintInlining -XX:CICompilerCount=1

и обе версии, кажется, генерируют один и тот же код. Итак, hotspot использует некоторые предварительно вычисленные оптимизации, которые я не могу использовать в своем коде? Я всегда понимал, что это не так. Чем объясняется эта разница?

2 370
javascript jit jvm jvm-hotspot

2 ответа:

Да, HotSpot JVM-это своего рода" обман", потому что у него есть специальная версия некоторых BigInteger методы, которые вы не найдете в коде Java. Эти методы называются JVM intrinsics.

в частности, BigInteger.multiplyToLen является instrinsic метод в HotSpot. Есть специальный ручная реализация сборки в исходной базе JVM, но только для архитектуры x86-64.

вы можете отключить этот instrinsic с чтобы заставить JVM, чтобы использовать чистый Java реализация. В этом случае производительность будет аналогична производительности вашего скопированного кода.

П. С. здесь список других встроенных методов HotSpot.

497

на Java 8 это действительно внутренняя, слегка измененная версия метода:

 private static BigInteger test() {

    Random r = new Random(1);
    BigInteger c = null;
    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);
        c = a.multiply(b);
    }
    return c;
}

запуск этого с помощью:

 java -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions  
      -XX:+PrintInlining 
      -XX:+PrintIntrinsics 
      -XX:CICompilerCount=2 
      -XX:+PrintCompilation   
       <YourClassName>

это будет печатать много строк, и один из них будет:

 java.math.BigInteger::multiplyToLen (216 bytes)   (intrinsic)

на Java 9 С другой стороны, этот метод, похоже, больше не является внутренним, но, в свою очередь, он вызывает метод, который является внутренним:

 @HotSpotIntrinsicCandidate
 private static int[] implMultiplyToLen

так работает тот же код под Java 9 (с тем же параметры) покажет:

java.math.BigInteger::implMultiplyToLen (216 bytes)   (intrinsic)

под ним тот же код для метода - просто немного другое имя.

127