Java如何优化函数调用和变量使用？答案

【问题标题】：How does Java optimize function calls and variable usage?Java如何优化函数调用和变量使用？
【发布时间】：2016-12-22 14:59:37
【问题描述】：

SPOILER - 该问题包含在线法官问题的解决方案。

我在 LeetCode 上解决了this 的问题。

我的solution 被接受并且优于 92% 的提交。为了优化我的解决方案，我做了一个特别的改变。修改后的解决方案可以在here 找到。我所做的唯一更改如下：

我没有每次都使用s.length()（特别是19次），而是创建了一个新变量int len=s.length()。

我预计性能会有所提高，但新解决方案优于“仅 69% 的提交”，即性能下降 25%。此外，虽然第一种情况下所有测试用例都需要 1ms，但第二种情况下需要 2ms，虽然差异不大，但我完全没有预料到。这可能是什么原因？

【问题讨论】：

s.length() 已知是常数； int len 不一定是常数，因此它可能必须不断重新获取值。
你可以改用final int len，这告诉编译器你的值是一个常数，它可以进一步优化
请不要链接到外部站点获取源代码。最好将代码的相关部分包含在您的问题中。
您要询问的所有代码都应包含在文本中您的问题中。不接受引用其他地方托管的资源来传达您问题的基本要素。
您多久试用一次改进版？在 cpu 时间方面有多大差异？ 92% 和 69% 之间的差异可能只是测试系统上的随机 CPU 峰值。

标签： java algorithm compiler-optimization

【解决方案1】：

您的一般问题的一般答案是：视情况而定。

你看，真正的优化不是由 Java 编译器完成的。 java-to-bytecode 编译器只使用了一组非常有限的已知优化技术；例如常量折叠（将 5*3 变成 15）。

真正的“物有所值”发生在运行时，由即时编译器完成。你必须明白，这项技术可能经过 15 年以上的深入研究。因此，根本无法用一个简单、全面的答案告诉您 JIT 的能力。或者它到底在做什么。本质上，它观察你的代码在做什么；在有意义的地方，它将字节码转换为机器码。有时，它甚至会重做翻译；当它发现“事情”发生了变化时。

请参阅 here 或 there 了解我在说什么。

当然，正如一些 cmets 指出的那样：您完全没有了解“评判系统”是如何进行基准测试的。而且您知道，使用 Java 进行基准测试是 hard。因此，如果您真的对您的代码感到好奇：退后一步，创建您的自己的测量套件（基于我上面链接中的那些最佳实践）并测量您自己的数据点。

【讨论】：

与这个答案大致相关的关键点可能是：你不知道这个网站是如何测量时间的。他们可能执行代码一次，这并不能告诉你任何事情。如果他们使用不同的输入重复运行代码，并允许 JIT 启动，并在这样的预热阶段之后进行时间测量，那么结果很可能会大不相同。
在阅读您的评论之前，我正在添加关于该主题的另一段 ;-)

【解决方案2】：

如果你开始阅读 Java 字节码，javap -p -s -v -c -constants Something.class 命令会变得非常方便。

通常在s.length() 场景中，您调用不同的类，创建不同的堆栈框架，用于评估该调用。

在int x = s.length() 场景中，您执行相同的调用，但您执行额外的调用以将整数存储在堆栈帧中的一个帧存储位置。

这意味着重用存储的调用会根据许多混杂因素变得更快或更慢。

如果您要多次调用s.length()，则在s.length() 编译或内联到调用堆栈后，您会更早触发热点调用优化的限制，从而加快执行速度。
如果s.length() 非常缓慢或复杂，或者您只打算调用它几次，那么缓存该值可能会提供更快的执行速度，因为热点可能会拒绝优化调用。

这些当然是我在逆向/组装/阅读代码后开发的经验法则，就像所有好的经验法则一样，在特定情况下几乎没有用。 如果您有特定的场景，请进行基准测试。 在观察 #1 和 #2 中都有很多“如果”，而且大多数时候我不知道哪些没有在发挥作用基准测试。

考虑到这一点，通常，尤其是在任何热点触发优化之前，方法中字节码操作的数量越少，通常运行速度就越快。此外，堆栈帧（优化前）比您可能倾向于认为（CPU 方面）更昂贵，但热点在降低最频繁使用调用的成本方面做得很好。

【讨论】：