通过位操作更快地实现 Math.abs()

Question

Math.abs(x) 的正常实现（由 Oracle 实现）由下式给出

public static double abs(double a) {
  return (a <= 0.0D) ? 0.0D - a : a;
}

将数字符号的一位编码设置为零（或一）不是更快吗？ 我想只有一位编码数字的符号，并且总是相同的位，但我可能错了。

或者我们的计算机通常不适合使用原子指令对单个位进行操作？

如果可以实现更快的实现，你能给它吗？

编辑：

有人向我指出，Java 代码是独立于平台的，因此它不能依赖于单台机器的原子指令。然而，为了优化代码，JVM 热点优化器确实会考虑机器的具体情况，并且可能会应用正在考虑的优化。

然而，通过一个简单的测试，我发现至少在我的机器上，Math.abs 函数似乎没有针对单个原子指令进行优化。我的代码如下：

    long before = System.currentTimeMillis();
    int o = 0;
    for (double i = 0; i<1000000000; i++)
        if ((i-500)*(i-500)>((i-100)*2)*((i-100)*2)) // 4680 ms
            o++;
    System.out.println(o);
    System.out.println("using multiplication: "+(System.currentTimeMillis()-before));
    before = System.currentTimeMillis();
    o = 0;
    for (double i = 0; i<1000000000; i++)
        if (Math.abs(i-500)>(Math.abs(i-100)*2)) // 4778 ms
            o++;
    System.out.println(o);
    System.out.println("using Math.abs: "+(System.currentTimeMillis()-before));

这给了我以下输出：

234
using multiplication: 4985
234
using Math.abs: 5587

假设乘法是由原子指令执行的，似乎至少在我的机器上，JVM 热点优化器不会将 Math.abs 函数优化为单指令操作。

Answer 1

我的第一个想法是，这是因为 NaN（非数字）值，即如果输入是 NaN，它应该会在没有任何更改的情况下返回。但这似乎不是必需的，因为 harold 的测试表明 JVM 的内部优化不会保留 NaN 的符号（除非您使用 StrictMath）。

Math.abs 的documentation 说：

换句话说，结果与表达式的值相同： Double.longBitsToDouble((Double.doubleToLongBits(a)<<1)>>>1)

所以这个类的开发者知道位操作的选项，但他们决定不这样做。

很可能，因为优化此 Java 代码毫无意义。在大多数环境中，一旦在热点中遇到它，热点优化器将用适当的 FPU 指令替换它的调用。许多java.lang.Math 方法以及Integer.rotateLeft 和类似方法都会发生这种情况。它们可能有一个纯 Java 实现，但如果 CPU 有一条指令，它就会被 JVM 使用。

Answer 2

我不是 java 专家，但我认为问题在于这个定义可以用语言表达。浮点数上的位操作是特定于机器格式的，因此不可移植，因此在 Java 中是不允许的。我不确定是否有任何 jit 编译器会进行优化。