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
- 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. - 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. - 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 - 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
- 针对
-Djava.compiler=NONE,明确的禁用了JIT优化 - 针对字节码优化需要回去翻书确认实际作用与效果
- 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.
- 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
- 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) - 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