为什么在静态上下文中访问实例化字段比在 JAVA 中访问实例化上下文更快

Question

我一直认为从实例化方法/函数访问实例化字段应该会提高性能，因为数据应该“更本地可用”（我知道这可能取决于系统和 JVM），而不是从静态上下文。请参阅说明我的观点的代码：

public class Lecture
{
    public static void main(String[] args)
    {
        hold h1 = new hold();   
        long start1 = System.currentTimeMillis();
            h1.accessOOPs();
        long end1 = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("OOPS: "+ (end1 - start1));

        hold h2 = new hold();   
        long start2 = System.currentTimeMillis();
            hold.accessStatic(h2);
        long end2 = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("Static (same class): "+ (end2 - start2));

        hold h3 = new hold();   
        long start3 = System.currentTimeMillis();
            accessStatic(h3);
        long end3 = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("Static (different class): "+ (end3 - start3));
    }
    public static void accessStatic(hold h)
    {
        for (int i=0;i<h.vars.length;i++)
            h.vars[i] = i;
        for (int i : h.vars)
            h.var1 += i;
        for (int i: h.vars)
            h.name += i;
    }
}
class hold
{
    int var1;
    int vars[] = new int[10000];
    String name;
    public void accessOOPs()
    {
        for (int i=0;i<vars.length;i++)
            vars[i] = i;
        for (int i : vars)
            var1 += i;
        for (int i: vars)
            name += i;
    }
    public static void accessStatic(hold h)
    {
        for (int i=0;i<h.vars.length;i++)
            h.vars[i] = i;
        for (int i : h.vars)
            h.var1 += i;
        for (int i: h.vars)
            h.name += i;
    }
}

在代码中，我有 3 个定时示例，我在其中访问/修改简单对象中的属性。第一个示例调用对象中的实例方法，因此理论上所有属性都应该更快地访问，因为它们与方法处于相同的上下文中。第二种调用对象类中的静态函数，每次都使用点运算符来访问属性。我的假设是这会更慢。第三个示例重复与第二个示例相同的操作，但这次是在一个单独的类中进行。我对收到的时间感到很困惑：

示例运行 1：

• 哎呀：135
• 静态（同一类）：130
• 静态（不同类）：120

示例运行 2：

• 哎呀：137
• 程序（同一类）：135
• 程序（不同类别）：128

当方法在单独的类中时，OOPs 方法始终优于静态方法，但我不明白为什么当静态方法在同一个类中时它会优于实例方法。这只是一个微小的差距，但它非常一致。这仅仅是因为静态实现正在缓存对正在访问的对象的引用吗？如果发生这种情况，那么我认为静态方法是否在单独的类中并不重要，所以我完全糊涂了。谁能回答为什么静态方法没有明显变慢？

Answer 1

您的 h3 变量未传递给任何调用，因此在第三次调用中对 h2 进行的计算与之前对 h1/h2 的计算不同。

在进行时序测试时，您应该只测量预热的代码（因为 JIT 编译器会稍微改变性能）。如果你修复使用 h3 并在循环中运行 main 的代码，你会发现运行之间几乎没有区别，我得到的最后一次运行是

OOPS: 56
Static (same class): 56
Static (different class): 50

您可以看到 accessOOPs 和 accessStatic 的字节码结构非常相似：

javap -v hold.class > hold.log
javap -v Lecture.class > lecture.log

在 JDK14 中，它们都是 114 项，仅字段/索引位置不同，WINDIFF.EXE 中显示了差异