JVM 是否优化了别名变量？

Question

我很好奇。如果我创建了一些局部变量，它们仅用作其他变量的别名（也就是说，一个新的“别名”变量只是简单地分配了一些其他变量的值，而别名的赋值永远不会改变），JVM 是否通过以下方式优化它直接使用原始变量？

例如，假设我正在编写一个（不可变的）四元数类（quaternion 是一个具有四个值的向量）。我编写了一个multiply() 方法，它采用另一个Quaternion，将两者相乘，然后返回结果Quaternion。为了节省打字和提高可读性，我在执行实际计算之前创建了几个别名：

public class Quaternion {

    private double[] qValues;

    public Quaternion(double q0, double q1, double q2, double q3) {
        qValues = new double[] {q0, q1, q2, q3};
    }

    // ...snip...

    public Quaternion multiply(Quaternion other) {
        double a1 = qValues[0],
                 b1 = qValues[1],
                 c1 = qValues[2],
                 d1 = qValues[3],

                 a2 = other.qValues[0],
                 b2 = other.qValues[1],
                 c2 = other.qValues[2],
                 d2 = other.qValues[3];

        return new Quaternion(
                    a1*a2 - b1*b2 - c1*c2 - d1*d2,
                    a1*b2 + b1*a2 + c1*d2 - d1*c2,
                    a1*c2 - b1*d2 + c1*a2 + d1*b2,
                    a1*d2 + b1*c2 - c1*b2 + d1*a2
                );
    }

}

那么，在这种情况下，JVM 是否会取消a1、b1 等，而直接使用qValues[n] 和other.qValues[n]？

Answer 1

没有像您在 Java 中描述的那样的别名。当您将一个内存位置的值分配给一个新变量时，JVM 会复制该值。如果要创建别名，则在计算期间从另一个线程更改底层数组会改变结果。这在您的示例中不会发生，因为您明确告诉 JVM 先复制这些值。

如果您担心性能，请不要担心。程序正确性胜过所有性能问题。任何更快产生错误结果的程序都是毫无价值的。我并不是说直接在计算中访问数组必然会产生不正确的结果，因为我还没有看到其余的代码，但我说这种类型的微优化不值得你先找到一个性能问题，然后执行时序测试以验证问题所在。

Answer 2

javac 编译器不会这样做。像这样反汇编一段简单的代码：

    int a = 1;
    int b = a;
    System.out.println("" + (a - b));

演出：

   0: iconst_1      
   1: istore_1      
   2: iload_1       
   3: istore_2
   ...

但这就是解释器将要执行的（甚至解释器有时也可以做一些基本的优化）。 JIT 编译器将处理这些类型的优化和许多其他优化；对于你的方法，它甚至小到可以内联，所以一旦 JIT 启动，你甚至不会得到方法调用开销。

（例如，在我的示例中，JIT 可以非常轻松地进行常量传播，只需取消变量和计算，只需使用 "" + 0 作为 println() 方法的参数调用。）

但是，最后，只需遵循 JIT 黑客常说的一句话：编写可维护的代码。不用担心 JIT 会做什么或不会做什么。

（注意：关于变量不是“别名”，而是原始值的副本，David 是正确的。）

Answer 3

正如其他答案所指出的，Java 中没有别名变量的概念，并且变量的值存储在每个声明的变量中。

使用局部变量来存储数组的值以供将来计算是一个更好的主意，因为它使代码更具可读性，并消除了对数组的额外读取。

话虽如此，创建局部变量确实会增加线程中为该方法分配的 Java 堆栈帧的大小。在这个特定问题中这不是问题，但是更多数量的局部变量会增加执行所需的堆栈大小。如果涉及递归，这将特别重要。

Answer 4

您的程序应该可以运行，但您的问题的答案是否定的。 JVM 不会将a1 视为qValues[0] 的别名，而是将后者的值复制到前者。

检查这个很好的参考：http://www.yoda.arachsys.com/java/passing.html