Java JIT在运行JDK代码时会作弊吗?

我正在对一些代码进行基准测试，但我无法让它运行得像java.math那样快。BigInteger，即使使用完全相同的算法。所以我复制java.math.BigInteger源代码到我自己的包中，并尝试这样做:

//import java.math.BigInteger;

public class MultiplyTest {
    public static void main(String[] args) {
        Random r = new Random(1);
        long tm = 0, count = 0,result=0;
        for (int i = 0; i < 400000; i++) {
            int s1 = 400, s2 = 400;
            BigInteger a = new BigInteger(s1 * 8, r), b = new BigInteger(s2 * 8, r);
            long tm1 = System.nanoTime();
            BigInteger c = a.multiply(b);
            if (i > 100000) {
                tm += System.nanoTime() - tm1;
                count++;
            }
            result+=c.bitLength();
        }
        System.out.println((tm / count) + "nsec/mul");
        System.out.println(result); 
    }
}

当我运行这个(MacOS上的jdk 1.8.0_144-b01)时，它输出:

12089nsec/mul
2559044166

当我运行import行时，没有注释:

4098nsec/mul
2559044166

使用JDK版本的BigInteger几乎比我的版本快三倍，即使使用的是完全相同的代码。

我已经检查了字节码与javap，并比较编译器输出时运行的选项:

-Xbatch -XX:-TieredCompilation -XX:+PrintCompilation -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions 
-XX:+PrintInlining -XX:CICompilerCount=1

两个版本似乎生成了相同的代码。那么hotspot是否使用了一些我不能在我的代码中使用的预先计算的优化?我一直理解他们不会。如何解释这种差异?

是的，HotSpot JVM是一种“欺骗”，因为它有一些BigInteger方法的特殊版本，你在Java代码中找不到。这些方法称为JVM intrinsic。

特别是BigInteger。multiplyToLen是HotSpot中固有的方法。在JVM源代码库中有一个特殊的手工编写的程序集实现，但仅适用于x86-64体系结构。

您可以使用-XX:-UseMultiplyToLenIntrinsic选项禁用这个固有的功能，以强制JVM使用纯Java实现。在这种情况下，性能将与复制的代码的性能相似。

附注:这里是其他HotSpot固有方法的列表。

2017-08-28 07:31:55

在Java 8中，这确实是一个内在的方法;对该方法稍加修改的版本:

 private static BigInteger test() {

    Random r = new Random(1);
    BigInteger c = null;
    for (int i = 0; i < 400000; i++) {
        int s1 = 400, s2 = 400;
        BigInteger a = new BigInteger(s1 * 8, r), b = new BigInteger(s2 * 8, r);
        c = a.multiply(b);
    }
    return c;
}

运行这个:

 java -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions  
      -XX:+PrintInlining 
      -XX:+PrintIntrinsics 
      -XX:CICompilerCount=2 
      -XX:+PrintCompilation   
       <YourClassName>

这将打印很多行，其中之一将是:

 java.math.BigInteger::multiplyToLen (216 bytes)   (intrinsic)

另一方面，在Java 9中，该方法似乎不再是一个固有方法，但反过来它调用一个固有方法:

 @HotSpotIntrinsicCandidate
 private static int[] implMultiplyToLen

因此，在Java 9下运行相同的代码(使用相同的参数)将显示:

java.math.BigInteger::implMultiplyToLen (216 bytes)   (intrinsic)

下面是相同的方法代码——只是命名略有不同。

2017-08-28 11:15:31

Java JIT在运行JDK代码时会作弊吗?

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