当JVM不执行代码优化的方法时

Question

我正在阅读 Scott Oaks 的书 "Java Performance" 并遇到一段代码，据说 Java 7 或 8 JVM 足够聪明，可以跳过 for 循环中提供的计算部分，因为结果是将来不会使用（微基准测试）。

书中提到的代码：

public void doTest() {
    // Main Loop
    double l;
    long then = System.currentTimeMillis();

    for (int i = 0; i < nLoops; i++) {
        l = fibImpl1(50);
    }
    long now = System.currentTimeMillis();
    System.out.println("Elapsed time: " + (now - then));
}

private double fibImpl1(int n) {
   if (n < 0) throw new IllegalArgumentException("Must be > 0");
   if (n == 0) return 0d;
   if (n == 1) return 1d;
   double d = fibImpl1(n - 2) + fibImpl(n - 1);
   if (Double.isInfinite(d)) throw new ArithmeticException("Overflow");
  return d;
}

书中的进一步陈述：因为 Fibonacci 计算的结果从不使用，所以编译器可以随意丢弃该计算。智能编译器（包括当前 Java 7 和 8 编译器）将最终执行此代码：

long then = System.currentTimeMillis();
long now = System.currentTimeMillis();
System.out.println("Elapsed time: " + (now - then));

为了验证这一点，我尝试了一个代码，但经过的时间计算并没有反映上面解释的理论。

我的代码版本：

    public class APSum {

    public static void main(String[] args) {

        long then = System.currentTimeMillis();
        ArithmeticProgression.sum(500000000);
        long now = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("Elapsed time: " + (now - then));
    }
}

    class ArithmeticProgression{
    public static double sum(int i){
        double sum=0;
        for(int index=0; index<=i; index++){
            sum = sum + (double)index;
        }
        return sum;
    }
}

所以请让我知道如何实现书中提到的场景。还是JVM希望JVM要不要优化调用？

Answer 1

现代 JVM 太复杂了，需要进行各种优化。如果您尝试测量一小段代码，如果不非常非常 详细了解 JVM 正在做什么，要正确地完成它真的很复杂。死代码消除 (DCE) 是一种经常导致微基准测试出错的优化。

有两个经典错误（阅读更多常见错误http://shipilev.net/talks/jvmls-July2014-benchmarking.pdf and ）：

由于编译的最小单位是方法，benchmark必须有多个main方法。
没有预热迭代。始终包括一个预热阶段，该阶段会一直运行您的测试内核，足以在计时阶段之前触发所有初始化和编译。

更正后我们的基准如下所示：

    public class APSum {

    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 5000; i++) {
            test();
        }
    }

    private static void test() {
        long then = System.currentTimeMillis();
        sum(5000000);
        long now = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("Elapsed time: " + (now - then));
    }

    public static double sum(int i){
        double sum=0;
        for(int index=0; index<=i; index++){
            sum = sum + (double)index;
        }
        return sum;
    }
    }

在此示例中，DCE 仅在内联之后发生。让我们从内联树开始（-XX:+UnlockDiagnosticVMOptions -XX:+PrintInlining -XX:-BackgroundCompilation

可用）

   @ 0   java.lang.System::currentTimeMillis (0 bytes)   intrinsic
   @ 6   edu.jvm.runtime.APSum::sum (22 bytes)   inlining prohibited by policy
   @ 10   java.lang.System::currentTimeMillis (0 bytes)   intrinsic

编译器未能内联方法 APSum::sum，因为 OSR. In fact, though OSR compilation 在基准测试中频繁触发（尤其是在微基准测试中），它在应用程序代码中触发的频率较低。为了获得正确的结果，我们必须添加更多的预热迭代：

    public class APSum {

    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            test();
        }
    }

    private static void test() {
        long then = System.currentTimeMillis();
        sum(5000000);
        long now = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("Elapsed time: " + (now - then));
    }

    public static double sum(int i){
        double sum=0;
        for(int index=0; index<=i; index++){
            sum = sum + (double)index;
        }
        return sum;
    }
    }

作为迭代结束时的结果，我们有：

  Elapsed time: 5
  Elapsed time: 4
  Elapsed time: 5

    @ 0   java.lang.System::currentTimeMillis (0 bytes)   (intrinsic)
    @ 6   edu.jvm.runtime.APSum::sum (22 bytes)   inline (hot)
    @ 10   java.lang.System::currentTimeMillis (0 bytes)   (intrinsic)

  Elapsed time: 0
  Elapsed time: 0
  Elapsed time: 0

当JVM不执行代码优化的方法时

When JVM does not execute method for code optimization

java

jvm