铸造时不同等级的铸造性能答案

【问题标题】：Casting performance in different levels when casting down铸造时不同等级的铸造性能
【发布时间】：2013-05-24 18:21:51
【问题描述】：

假设我们有三个（或更多）类

公共类 A {}

公共类 B 扩展 A {}

公共类 C 扩展 B 实现 G {}

假设每个类都有自己的 20 个（或更多）方法。

转换为 C 与转换为 A 对性能的影响更大吗？ Java 强制转换在底层是如何工作的？

向下投射时是否必须通过反射检查所有方法和字段是否存在？

编辑： 类的大小（字段和方法的数量）是否会影响转换时的性能？我对 OpenJRE 和 Dalvik 都感兴趣。

作为参考，我知道向上转换可以毫无问题地完成。

【问题讨论】：

标签： java android dalvik

【解决方案1】：

强制转换的性能取决于 JVM 实现。

JLS 5.5 仅确定强制转换的要求（包括递归算法），但没有对实现设置任何要求。实际上runtime cast rules in 5.5.3 也是以同样的方式确定的。所有产生与建议算法相同结果的 JVM 实现都被接受为适当的 JVM。

一般来说，向下转换到C 需要更多时间，因为 JVM 必须检查对象的运行时类型。当投射到A 时，没有理由做同样的检查，因为B 扩展了A。

实际上，JVM 并不关心方法和字段的数量。它只比较类型层次结构，您可以使用反射检查 (o.getClass())

我做了一个示例代码如下，一个downcast，然后一个upcast：

Object o = new Integer(1);
Integer i = (Integer) o;

Object o2 = i;

编译后的字节码如下：

 0  new java.lang.Integer [16]
 3  dup
 4  iconst_1       <-- 1 as a parameter to the constructor
 5  invokespecial java.lang.Integer(int) [18]   <-- constructor
 8  astore_1 [o]       <-- store in 'o'
 9  aload_1 [o]
10  checkcast java.lang.Integer [16]    <-- DOWNCAST CHECK, SPECIAL BYTECODE
13  astore_2 [i]
14  aload_2 [i]
15  astore_3 [o2]   <-- WITH UPCAST NO CHECK

因此，有一条特定的 JVM 指令可以检查堆栈顶部的元素是否具有给定的类。

使用 upcast，根本没有检查。

类的大小（字段数、方法数、实际占用空间）无关紧要，因为转换会检查 Class（元数据，它实际上是一个对象）。 p>

层次结构级别的数量，以及实现接口的数量（如果转换为接口）很重要，因为这是要检查的可遍历继承/实现树。

如果没有用于此检查的某种缓存，我会感到惊讶。

【讨论】：

"既然JVM必须检查对象的运行时类型"它是怎么检查的？
其实我错了，真相比isAssignableFrom()更原生
所以，如果您对check-cast 内部结构感到好奇，不妨尝试谷歌搜索（我找不到任何相关结果）。我想搜索是通过 casted object runtime class 向上的类型层次结构（扩展和实现）完成的。差异可能是一些处理器周期，但由于它是本机代码，我认为这无关紧要。
check-cast 调用 dvmInstanceOf()，它会进行缓存查找。上次我检查框架代码的命中率 > 95%。所以在大多数情况下，类深度的影响不会很明显。
只是来源。从dalvik/vm/mterp/c/OP_CHECK_CAST.cpp 开始，看看它从哪里开始。在dalvik/vm/oo/TypeCheck.cpp 中签入dvmInstanceofNonTrivial() 的缓存是通过一些宏的乐趣实现的；见dalvik/vm/AtomicCache.h 和.cpp。如果它错过了，你最终会进入isInstanceof()，然后根据你检查的是接口、数组还是类而分裂出来。对于接口，它会线性遍历接口的“扁平化”列表，对于类，它会递归遍历树。

【解决方案2】：

有关 HotSpot 中checkcast 的详细架构（在其他回复中提到作为向下转换的 JVM 机制），请查看此会议论文：

Fast subtype checking in the HotSpot JVM

摘录：

在实际的基准测试中，我们的技术执行完整的子类型签入 3 条指令（仅 1 条内存引用），基本上所有时间。在极少数情况下，它会恢复为较慢的阵列扫描。记忆用法适中（每堂课 6 个单词），可以换取时间。

因此，如果您不编写一些非常低级的代码并进行大量转换，则影响可以忽略不计。

【讨论】：