为什么 JMH 说返回 1 比返回 0 快

performance java benchmarking jmh

2022-09-01 23:09:19

有人可以解释为什么JMH说返回1比返回0更快吗？

下面是基准代码。

import org.openjdk.jmh.annotations.*;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

@State(Scope.Thread)
@BenchmarkMode(Mode.Throughput)
@OutputTimeUnit(TimeUnit.MILLISECONDS)
@Fork(value = 3, jvmArgsAppend = {"-server", "-disablesystemassertions"})
public class ZeroVsOneBenchmark {

    @Benchmark
    @Warmup(iterations = 3, time = 2, timeUnit = TimeUnit.SECONDS)
    public int zero() {
        return 0;
    }

    @Benchmark
    @Warmup(iterations = 3, time = 2, timeUnit = TimeUnit.SECONDS)
    public int one() {
        return 1;
    }
}

结果如下：

# Run complete. Total time: 00:03:05

Benchmark                       Mode   Samples        Score  Score error    Units
c.m.ZeroVsOneBenchmark.one     thrpt        60  1680674.502    24113.014   ops/ms
c.m.ZeroVsOneBenchmark.zero    thrpt        60   735975.568    14779.380   ops/ms

对于 1、2 和 0 具有相同的行为

# Run complete. Total time: 01:01:56

Benchmark                       Mode   Samples        Score  Score error    Units
c.m.ZeroVsOneBenchmark.one     thrpt        90  1762956.470     7554.807   ops/ms
c.m.ZeroVsOneBenchmark.two     thrpt        90  1764642.299     9277.673   ops/ms
c.m.ZeroVsOneBenchmark.zero    thrpt        90   773010.467     5031.920   ops/ms

答案 1

JMH是一个很好的工具，但仍然不完美。

当然，返回 0、1 或任何其他整数之间没有速度差异。但是，JMH如何使用该值以及HotSpot JIT如何编译该值会有所不同。

为了防止JIT优化计算，JMH使用特殊的黑洞类来使用从基准测试返回的值。下面是整数值的一个：

public final void consume(int i) {
    if (i == i1 & i == i2) {
        // SHOULD NEVER HAPPEN
        nullBait.i1 = i; // implicit null pointer exception
    }
}

下面是从基准测试返回的值。在你的例子中，它是0或1。当从未发生过的条件看起来像这样编译时：ii == 1if (1 == i1 & 1 == i2)

0x0000000002b4ffe5: mov    0xb0(%r13),%r10d   ;*getfield i1
0x0000000002b4ffec: mov    0xb4(%r13),%r8d    ;*getfield i2
0x0000000002b4fff3: cmp    $0x1,%r8d
0x0000000002b4fff7: je     0x0000000002b50091  ;*return

但是，当JIT试图“优化”两个与使用指令的比较时。但是，结果代码变得过于复杂：i == 00setne

0x0000000002a40b28: mov    0xb0(%rdi),%r10d   ;*getfield i1
0x0000000002a40b2f: mov    0xb4(%rdi),%r8d    ;*getfield i2
0x0000000002a40b36: test   %r10d,%r10d
0x0000000002a40b39: setne  %r10b
0x0000000002a40b3d: movzbl %r10b,%r10d
0x0000000002a40b41: test   %r8d,%r8d
0x0000000002a40b44: setne  %r11b
0x0000000002a40b48: movzbl %r11b,%r11d
0x0000000002a40b4c: xor    $0x1,%r10d
0x0000000002a40b50: xor    $0x1,%r11d
0x0000000002a40b54: and    %r11d,%r10d
0x0000000002a40b57: test   %r10d,%r10d
0x0000000002a40b5a: jne    0x0000000002a40c15  ;*return

也就是说，在中执行的 CPU 指令较慢可以解释为速度较慢。return 0Blackhole.consume()

JMH 开发人员注意：我建议重写像Blackhole.consume

if (i == l1) {
     // SHOULD NEVER HAPPEN
    nullBait.i1 = i; // implicit null pointer exception
}

哪里。在这种情况下，条件仍将始终为 false，但对于所有返回值，它将被平等地编译。volatile long l1 = Long.MIN_VALUE

答案 2