java - 我有一个我不明白的 Java 性能问题-6ren

java - 我有一个我不明白的 Java 性能问题

转载作者：搜寻专家更新时间：2023-10-30 20:02:37

我写了一些代码来制作一个多维数组而不是一个数组数组，这样我可以节省一些内存。然后我运行了一些测试，将它的速度与常规 Java 数组数组 (int[][]) 的速度进行比较，因为我不希望我的程序运行得更慢，即使它节省了一些内存。我在计时测试中看到的让我感到困惑。以下是测试运行的典型结果。时间是针对相同的代码位。请注意最后两个比前四个大得多。

time: 58343722 ns
time: 59451156 ns
time: 51374777 ns

time: 61777424 ns
time: 813156695 ns
time: 782140511 ns

现在我首先想到的是垃圾收集器在起作用。我将内存限制提高到 5GB (-Xmx5g)，这样垃圾收集器就不会启动。没有改变。我四处移动了一些东西，但模式仍然存在。

那么模式是什么？前三次，这段代码在一个函数中，我调用了它三次。在第二个三次中，代码位在一个函数中重复三次。因此，模式是每当代码位在同一个函数中运行多次时，运行代码位所花费的时间将从第二位代码开始猛增，并在之后保持不变。

我确实找到了一个会产生如下结果的改动:

time: 58729424 ns
time: 59965426 ns
time: 51441618 ns

time: 57359741 ns
time: 65362705 ns
time: 857942387 ns

我所做的是在后三个代码位之间添加一毫秒的延迟。这样做只会加速 block 中的第二个代码位，而任何延迟都不会加速后面的任何代码位。

老实说，我很困惑。我无法解释这种行为。有人可以阐明正在发生的事情吗？

代码如下:

package multidimensionalarraytests;

import java.lang.reflect.Array;
import java.util.logging.Level;
import java.util.logging.Logger;

public class MultidimensionalArrayTests {
    static ArrayInt2Dv1 array=new ArrayInt2Dv1(10000,10000);

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("ignore the warmup");
        test();
        test();
        combined();
        combined();
        
        System.out.println("running tests");
        test();
        test();
        test();
        System.out.println();
        combined();
    }

    static long test(){
        int value=1;
        long start,stop,time;
        
        System.out.print("time: ");
        start=System.nanoTime();
        for(int x=0;x<array.length1;x++){
            for(int y=0;y<array.length2;y++){
                array.set(x, y, value);
                value=array.get(x, y);
            }   
        }
        stop=System.nanoTime();
        time=(stop-start);
        System.out.println(time+" ns");
        return time;
    }

    static void combined(){
        int value=1;
        long start,stop,time;
        
        System.out.print("time: ");
        start=System.nanoTime();
        for(int x=0;x<array.length1;x++){
            for(int y=0;y<array.length2;y++){
                array.set(x, y, value);
                value=array.get(x, y);
            }   
        }
        stop=System.nanoTime();
        time=(stop-start);
        System.out.println(time+" ns");

        //try {Thread.sleep(1);} catch (InterruptedException ex) {}

        System.out.print("time: ");
        start=System.nanoTime();
        for(int x=0;x<array.length1;x++){
            for(int y=0;y<array.length2;y++){
                array.set(x, y, value);
                value=array.get(x, y);
            }   
        }
        stop=System.nanoTime();
        time=(stop-start);
        System.out.println(time+" ns");

        //try {Thread.sleep(60000);} catch (InterruptedException ex) {}

        System.out.print("time: ");
        start=System.nanoTime();
        for(int x=0;x<array.length1;x++){
            for(int y=0;y<array.length2;y++){
                array.set(x, y, value);
                value=array.get(x, y);
            }   
        }
        stop=System.nanoTime();
        time=(stop-start);
        System.out.println(time+" ns");     
    }
}

和:

package multidimensionalarraytests;

public class ArrayInt2Dv1 {
    int [] array;

    public final int length1;
    public final int length2;

    public ArrayInt2Dv1(int length1, int length2){
        this.length1=length1;
        this.length2=length2;
        array=new int[length1*length2];
    }

    public int get(int x,int y){
        return array[x*length2+y];
    }

    public void set(int x,int y,int value){
        array[x*length2+y]=value;
    }
}

---编辑---

Windows 7 上的输出带有选项 -Xms5g -Xmx5g -XX:+PrintCompilation -verbose:gc -XX:CICompilerCount=1 -Xbatch

time:     299    1    b        multidimensionalarraytests.ArrayInt2Dv1::set (15 bytes)
    302    2    b        multidimensionalarraytests.ArrayInt2Dv1::get (14 bytes)
    303    1 %  b        multidimensionalarraytests.MultidimensionalArrayTests::test @ 31 (114 bytes)
    358    1 %           multidimensionalarraytests.MultidimensionalArrayTests::test @ -2 (114 bytes)   made not entrant
60671451 ns
    359    3    b        multidimensionalarraytests.MultidimensionalArrayTests::test (114 bytes)
time:     365    2 %  b        multidimensionalarraytests.MultidimensionalArrayTests::test @ 31 (114 bytes)
58104484 ns
time:     425    3 %  b        multidimensionalarraytests.MultidimensionalArrayTests::combined @ 31 (330 bytes)
69008251 ns
time: 806898159 ns
time: 845447596 ns
   2146    4    b        multidimensionalarraytests.MultidimensionalArrayTests::combined (330 bytes)
time: 52493169 ns
time: 804304528 ns
time: 845500191 ns
running tests
time: 51290771 ns
time: 51922285 ns
time: 51264108 ns

time: 52258679 ns
time: 842229025 ns
time: 871403625 ns

在 Linux 上(同一台机器上的 VirtualBox 上的 Ubuntu)具有相同的选项:

    283   1   b   java.lang.String::hashCode (60 bytes)
    285   2   b   sun.nio.cs.UTF_8$Encoder::encodeArrayLoop (490 bytes)
    287   3   b   java.lang.String::charAt (33 bytes)
    287   4   b   java.lang.String::indexOf (151 bytes)
    297   5   b   java.io.UnixFileSystem::normalize (75 bytes)
   2850   6   b   java.lang.String::lastIndexOf (156 bytes)
ignore the warmup
time:    5885   7   b   multidimensionalarraytests.ArrayInt2Dv1::set (15 bytes)
   5948   8   b   multidimensionalarraytests.ArrayInt2Dv1::get (14 bytes)
   5949   1%  b   multidimensionalarraytests.MultidimensionalArrayTests::test @ 31 (114 bytes)
11529998483 ns
  17565   9   b   multidimensionalarraytests.MultidimensionalArrayTests::test (114 bytes)
time: 1619622928 ns
time:   19718   2%  b   multidimensionalarraytests.MultidimensionalArrayTests::combined @ 31 (330 bytes)
475786382 ns
time: 288586857 ns
time: 315560700 ns
  20789  10   b   multidimensionalarraytests.MultidimensionalArrayTests::combined (330 bytes)
time: 460577230 ns
time: 311525066 ns
time: 312343429 ns
running tests
time: 310261854 ns
time: 298826592 ns
time: 304689920 ns

time: 315416579 ns
time: 299473245 ns
time: 290211350 ns