为什么 System.arraycopy 在 Java 中是原生的？

Question

我很惊讶在 Java 源代码中看到 System.arraycopy 是本机方法。

当然是因为它更快。但是代码能够使用哪些原生技巧使其更快？

为什么不直接遍历原始数组并将每个指针复制到新数组 - 这肯定不是那么慢和麻烦？

Answer 1

在本机代码中，可以使用单个 memcpy / memmove 来完成，而不是 n 不同的复制操作。性能差异很大。

Answer 2

它不能用 Java 编写。本机代码能够忽略或忽略 Object 数组和基元数组之间的区别。 Java 做不到，至少效率不高。

而且它不能用单个memcpy() 编写，因为重叠数组需要语义。

Answer 3

有几个原因：

1. JIT 不太可能像手动编写的 C 代码那样生成高效的低级代码。使用低级 C 可以实现许多对于通用 JIT 编译器几乎不可能实现的优化。

   手写C实现的一些技巧和速度比较见这个链接（memcpy，但原理是一样的）：查看这个Optimizing Memcpy improves speed

2. C 版本几乎与数组成员的类型和大小无关。在 java 中不可能这样做，因为无法将数组内容作为原始内存块（例如指针）获取。

Answer 4

当然，这取决于实现。

HotSpot 会将其视为“内在”并在调用站点插入代码。那是机器代码，而不是缓慢的旧 C 代码。这也意味着方法签名的问题在很大程度上消失了。

一个简单的复制循环非常简单，可以对其应用明显的优化。例如循环展开。究竟会发生什么再次取决于实现。

Answer 5

在我自己的测试中，用于复制多维数组的 System.arraycopy() 比交错 for 循环快 10 到 20 倍：

float[][] foo = mLoadMillionsOfPoints(); // result is a float[1200000][9]
float[][] fooCpy = new float[foo.length][foo[0].length];
long lTime = System.currentTimeMillis();
System.arraycopy(foo, 0, fooCpy, 0, foo.length);
System.out.println("native duration: " + (System.currentTimeMillis() - lTime) + " ms");
lTime = System.currentTimeMillis();

for (int i = 0; i < foo.length; i++)
{
    for (int j = 0; j < foo[0].length; j++)
    {
        fooCpy[i][j] = foo[i][j];
    }
}
System.out.println("System.arraycopy() duration: " + (System.currentTimeMillis() - lTime) + " ms");
for (int i = 0; i < foo.length; i++)
{
    for (int j = 0; j < foo[0].length; j++)
    {
        if (fooCpy[i][j] != foo[i][j])
        {
            System.err.println("ERROR at " + i + ", " + j);
        }
    }
}

打印出来：

System.arraycopy() duration: 1 ms
loop duration: 16 ms