jit会优化新对象吗

Question

我创建这个 class 是因为它是不可变的并且具有流畅的 API:

public final class Message {
    public final String email;
    public final String escalationEmail;
    public final String assignee;
    public final String conversationId;
    public final String subject;
    public final String userId;

    public Message(String email, String escalationEmail, String assignee, String conversationId, String subject, String userId) {
        this.email = email;
        this.escalationEmail = escalationEmail;
        this.assignee = assignee;
        this.conversationId = conversationId;
        this.subject = subject;
        this.userId = userId;
    }

    public Message() {
        email = "";
        escalationEmail = "";
        assignee = "";
        conversationId = "";
        subject = "";
        userId = "";
    }

    public Message email(String e) { return new Message(e, escalationEmail, assignee, conversationId, subject, userId); }
    public Message escalationEmail(String e) { return new Message(email, e, assignee, conversationId, subject, userId); }
    public Message assignee(String a) { return new Message(email, escalationEmail, a, conversationId, subject, userId); }
    public Message conversationId(String c) { return new Message(email, escalationEmail, assignee, c, subject, userId); }
    public Message subject(String s) { return new Message(email, escalationEmail, assignee, conversationId, s, userId); }
    public Message userId(String u) { return new Message(email, escalationEmail, assignee, conversationId, subject, u); }

}

我的问题是，当像这样创建新对象时，优化器是否能够避免大量对象创建：

Message m = new Message()
    .email("foo@bar.com")
    .assignee("bar@bax.com")
    .subject("subj");

创建一个单独的可变构建器对象有什么好处吗？

更新二： 阅读 apangin 的回答后，我的基准无效。我会把它留在这里以供参考如何不进行基准测试:)

更新： 我冒昧地用这段代码自己测量了这个：

public final class Message {
public final String email;
public final String escalationEmail;
public final String assignee;
public final String conversationId;
public final String subject;
public final String userId;

public static final class MessageBuilder {
    private String email;
    private String escalationEmail;
    private String assignee;
    private String conversationId;
    private String subject;
    private String userId;

    MessageBuilder email(String e) { email = e; return this; }
    MessageBuilder escalationEmail(String e) { escalationEmail = e; return this; }
    MessageBuilder assignee(String e) { assignee = e; return this; }
    MessageBuilder conversationId(String e) { conversationId = e; return this; }
    MessageBuilder subject(String e) { subject = e; return this; }
    MessageBuilder userId(String e) { userId = e; return this; }

    public Message create() {
        return new Message(email, escalationEmail, assignee, conversationId, subject, userId);
    }

}

public static MessageBuilder createNew() {
    return new MessageBuilder();
}

public Message(String email, String escalationEmail, String assignee, String conversationId, String subject, String userId) {
    this.email = email;
    this.escalationEmail = escalationEmail;
    this.assignee = assignee;
    this.conversationId = conversationId;
    this.subject = subject;
    this.userId = userId;
}

public Message() {
    email = "";
    escalationEmail = "";
    assignee = "";
    conversationId = "";
    subject = "";
    userId = "";
}

public Message email(String e) { return new Message(e, escalationEmail, assignee, conversationId, subject, userId); }
public Message escalationEmail(String e) { return new Message(email, e, assignee, conversationId, subject, userId); }
public Message assignee(String a) { return new Message(email, escalationEmail, a, conversationId, subject, userId); }
public Message conversationId(String c) { return new Message(email, escalationEmail, assignee, c, subject, userId); }
public Message subject(String s) { return new Message(email, escalationEmail, assignee, conversationId, s, userId); }
public Message userId(String u) { return new Message(email, escalationEmail, assignee, conversationId, subject, u); }


static String getString() {
    return new String("hello");
    // return "hello";
}

public static void main(String[] args) {
    int n = 1000000000;

    long before1 = System.nanoTime();

    for (int i = 0; i < n; ++i) {
        Message m = new Message()
                .email(getString())
                .assignee(getString())
                .conversationId(getString())
                .escalationEmail(getString())
                .subject(getString())
                .userId(getString());
    }

    long after1 = System.nanoTime();

    long before2 = System.nanoTime();

    for (int i = 0; i < n; ++i) {
        Message m = Message.createNew()
                .email(getString())
                .assignee(getString())
                .conversationId(getString())
                .escalationEmail(getString())
                .subject(getString())
                .userId(getString())
                .create();
    }

    long after2 = System.nanoTime();



    System.out.println("no builder  : " + (after1 - before1)/1000000000.0);
    System.out.println("with builder: " + (after2 - before2)/1000000000.0);
}


}

我发现如果字符串参数不是新对象但都相同（请参阅 getString 中的注释代码），则差异显着（生成器更快）

在我想象的更现实的场景中，当所有字符串都是新对象时，差异可以忽略不计，JVM 启动会导致第一个稍微慢一点（两种方式我都试过了）。

有了 "new String"，代码也慢了很多倍（我不得不减少 n），也许表明 "new Message" 有一些优化上，但不是 "new String".

Answer 1

我的理解是，JIT 编译器通过重新排列现有代码和执行基本统计分析来工作。我不认为 JIT 编译器可以优化对象分配。

您的构建器不正确，您的流利 API 不会按您预期的方式工作（每次构建仅创建一个对象）。

你需要有类似的东西：

  public class Message () {
     public final String email;
     public final String escalationEmail;

  private Message (String email,String escalationEmail) {
     this.email = email;
     this. escalationEmail = escalationEmail;
  }

  public static class Builder {
       public String email;
       public String escalationEmail;

       public static Builder createNew() {
           return new Builder();
       }

       public Builder withEmail(String email) {
          this.email = email;
          return this;
       }

       public Builder withEscalation(String escalation) {
          this.escalation = escalation;
          return this;
       }

       public Builder validate() {
          if (this.email==null|| this.email.length<7) {
             throw new RuntimeException("invalid email");
          }
       }


       public Message build() {¨
         return new Message(this.email,this.escalation);
       }

    } 

}

然后你可以有类似的东西。

Message.Builder.createNew()
                           .withEmail("exampple@email.com")
                           .withEscalation("escalation")
               .validate()
               .build();

Answer 2

在建造者模式中，你应该这样做：

Message msg = Message.new()
.email("foo@bar.com")
.assignee("bar@bax.com")
.subject("subj").build();

其中 Message.new() 将创建生成器 class 的对象，函数 email(..) 和 assignee(...) 将 return this。最后一个 build() 函数将根据您的数据创建对象。

Answer 3

will the optimizer be able to avoid lots of object creation

不，但是在 JVM 上实例化是一个非常便宜的操作。担心这种性能损失将是过早优化的典型示例。

Is there anything to be gained from making a separate mutable builder object instead?

使用不可变通常是一种很好的方法。另一方面，如果您在小型上下文中使用构建器实例，构建器也不会伤害您，因此它们的可变状态只能在小型本地环境中访问。我看不出任何严重的缺点，这真的取决于你的喜好。

Answer 4

首先，您的代码没有构建器方法并生成很多对象，但是已经有一个构建器示例，所以我不会再添加一个。

然后，关于 JIT，简短回答否（没有新对象创建的优化，死代码除外）...长回答否但是...还有其他机制可以优化 JVM 中的东西/

有一个字符串池可以避免在使用字符串文字时创建多个字符串。每个原始包装器类型也有一个对象池（因此，如果您使用 Long.valueOf 创建一个 Long 对象，那么每次您请求相同的 long ... 时都会返回同一个对象）。关于字符串，在 java8 update 20 的 G1 垃圾收集器中还集成了字符串重复数据删除机制。如果您使用的是最新的 JVM，则可以使用以下 JVM 选项对其进行测试：-XX:+UseG1GC - XX:+UseStringDeduplication

如果你真的想优化新对象的创建，你需要实现某种对象池并让你的对象不可变。但请注意，这不是一项简单的任务，您最终将拥有大量处理对象创建和管理池大小的代码，以免内存溢出。所以我建议你只有在真正需要的时候才去做。

最后，堆中的对象实例化是一种廉价的操作，除非你在一秒钟内创建数百万个对象，并且 JVM 在很多领域都做了很多优化，除非有一些好的性能基准（或内存分析） ) 证明你在对象实例化方面有问题不要想太多;)

此致，

洛伊克

Answer 5

是的，HotSpot JIT 可以消除本地上下文中的冗余分配。

此优化由自 JDK 6u23 起启用的 Escape Analysis 提供。它经常与栈上分配相混淆，但实际上它更强大，因为它不仅允许在栈上分配对象，而且通过用进一步分配的变量（标量替换）替换对象字段来完全消除分配优化。

优化由 -XX:+EliminateAllocations JVM 选项控制，默认情况下处于启用状态。

感谢分配消除优化，创建 Message 对象的两个示例都以相同的方式有效工作。他们不分配中间对象；只是最后一个。

您的基准测试显示误导性结果，因为它收集了许多 common pitfalls 微基准测试：

它在一个方法中结合了多个基准测试；
它测量的是 OSR stub 而不是最终编译版本；
它不进行预热迭代；
不消耗结果等

让我们用JMH正确测量一下。作为奖励，JMH 有分配分析器 (-prof gc)，它显示每次迭代实际分配了多少字节。我添加了第三个测试，该测试在禁用 EliminateAllocations 优化的情况下运行以显示差异。

package bench;

import org.openjdk.jmh.annotations.*;

@State(Scope.Benchmark)
public class MessageBench {

    @Benchmark
    public Message builder() {
        return Message.createNew()
                .email(getString())
                .assignee(getString())
                .conversationId(getString())
                .escalationEmail(getString())
                .subject(getString())
                .userId(getString())
                .create();
    }

    @Benchmark
    public Message immutable() {
        return new Message()
                .email(getString())
                .assignee(getString())
                .conversationId(getString())
                .escalationEmail(getString())
                .subject(getString())
                .userId(getString());
    }

    @Benchmark
    @Fork(jvmArgs = "-XX:-EliminateAllocations")
    public Message immutableNoOpt() {
        return new Message()
                .email(getString())
                .assignee(getString())
                .conversationId(getString())
                .escalationEmail(getString())
                .subject(getString())
                .userId(getString());
    }

    private String getString() {
        return "hello";
    }
}

这是结果。 builder 和 immutable 性能相同，每次迭代仅分配 40 个字节（恰好是一个 Message 对象的大小）。

Benchmark                                        Mode  Cnt     Score     Error   Units
MessageBench.builder                             avgt   10     6,232 ±   0,111   ns/op
MessageBench.immutable                           avgt   10     6,213 ±   0,087   ns/op
MessageBench.immutableNoOpt                      avgt   10    41,660 ±   2,466   ns/op

MessageBench.builder:·gc.alloc.rate.norm         avgt   10    40,000 ±   0,001    B/op
MessageBench.immutable:·gc.alloc.rate.norm       avgt   10    40,000 ±   0,001    B/op
MessageBench.immutableNoOpt:·gc.alloc.rate.norm  avgt   10   280,000 ±   0,001    B/op

jit会优化新对象吗

Will the jit optimize new objects

java

immutability

compiler-optimization

jit

fluent