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Java中"或"运算与"与"运算快慢的三三两两

2019年11月20日  | 移动技术网IT编程  | 我要评论

先上结论

模运算比与运算慢20%到30%

这是通过实验的方式得到的结论.因为没有大大可以进行明确指导,所以我以最终运行的结果为准.欢迎指正.

测试代码

@test
public void test10() {
    int a, b, temp, count = 100000000;
    long start, time;

    random random = new random();


    while (true) {
        system.out.println("-----------------------------------------------");
        a = random.nextint();
        b = random.nextint();

        // 模运算部分
        start = system.currenttimemillis();
        for (int i = 0; i < count; i++) {
            temp = a % b;
            preventoptimization(temp);
        }
        long modulo = system.currenttimemillis() - start;

        // 与运算部分
        start = system.currenttimemillis();
        for (int i = 0; i < count; i++) {
            temp = a & b;
            preventoptimization(temp);
        }
        long and = system.currenttimemillis() - start;

        // 计算两种运算的比
        bigdecimal bigdecimal = new bigdecimal(and)
                .divide(new bigdecimal(modulo), 6, round_down);
        system.out.println(string.format("modulo: %sms, and: %sms, scale: %s", modulo, and, bigdecimal));
    }
}

//    private static int preventoptimizationvar = 0; // a

/**
 * 用于阻止jvm的字节码优化技术生效,优化掉for循环中的代码<br>
 *
 * @param num
 */
private static void preventoptimization(int num) {
//        preventoptimizationvar += num; // a
}

注意事项

启动时,需要添加jvm参数-djava.compiler=none阻止虚拟机的jit优化

一些迷之调用的解释

  1. 方法preventoptimization的作用本来是为了防止for循环内的运算单元被优化.从结果看,无法抵御jit优化,实际上只阻止了字节码优化.
  2. 同样是方法preventoptimization.内部添加了一个对成员变量preventoptimizationvar的操作,本意同样是是为了阻止jit优化,但效果出现偏差.
  3. 最终,只能使用jvm参数-djava.compiler=none阻止jit优化,同时调用空方法preventoptimization阻止字节码优化
  4. 为了整理其中的关联,进行如下整理

针对preventoptimization方法,preventoptimizationvar操作与-djava.compiler=none参数之间的交叉测试

--------------------------- -djava.compiler=none 不使用-djava.compiler=none
preventoptimization(空方法) 目标结果 只能执行第一次while,之后除数为0抛出异常.应该是for循环被优化掉了
preventoptimization 执行变得极慢且比值随机位于1两侧.可能是因为操作成员变量的时间已经把模与与运算的时间稀释了 两种运算的for的平均用时只有个位数的毫秒数.一般为4ms或5ms.可以断定发生了jit优化.但是这又与完全跳过for循环的行为不同.中间产生了数毫秒的操作时间.
不调用preventoptimization 目标结果 只能执行第一次while,之后除数为0抛出异常.应该是for循环被优化掉了

注: 上面的测试结果基于intel平台上的ubuntu18.4操作系统.后面我会补上amd平台上的windows系统的执行表格.它们之间会有轻微的不同

后记

  1. 针对-djava.compiler=none,明确的禁用了jit优化
  2. 针对字节码优化需要回去翻书确认实际作用与效果
  3. 这个代码在不同的物理机上出现了一些差异.家中的电脑是amd的锐龙cpu,其结果恒定为0.73左右.而在公司的intel cpu上运行,结果稳定在0.87左右.
  4. 目前我无法这种计算方式是否是正确的,虽然得出了模运算比与运算慢的结论.身边没有大大,无法对我的这种做法进行评价.也就无法确定结果的正确性.也就是说,我有可能用了错误的方式,得到这正确的答案.这种可能的本末倒置实在让人头痛.

后记的后记

对于目前的这种情况.要想完全弄清谁快谁慢,其实可以用一个最简单也最直观的方法进行确认.那就是去翻jdk源码.先在字节码里找到负责与运算与模运算的指令,然后去找这个指令的jdk实现

更新

看了下编译后的字节码,代码中使用了如下的指令进行操作

  1. 模运算使用指令irem.将操作数栈的两个值进行余运算(注意,这里用的是余运算.它不同于模运算)
  2. 与运算使用指令iand.将操作数栈的两个值进行与运算

下面需要找到jdk是怎么执行字节码文件中的每个指令的.

不要和我说什么几个阶段,每个阶段都干什么.这可能是个大坑.所以我得翻书(鸽了)啊

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