java - 通过类变量调用时，Java 9 中的 Class.cast 和 Class.isInstance 方法实际上是固有的吗？

Question

我正在查看 Java 9 中新的内部方法，发现现在方法 Class.cast is intrinsic也与 Class.isInstance 一起。

我做了简单的基准测试来检查:

@BenchmarkMode(Mode.Throughput)
@Fork(1)
@State(Scope.Thread)
@Warmup(iterations = 10, time = 1, batchSize = 1000)
@Measurement(iterations = 20, time = 1, batchSize = 1000)
public class Casting {

    public Object msg;
    public Class<String> type;

    @Setup
    public void setup(BenchmarkParams params) {
        type = String.class;
        msg = "123";
    }

    @Benchmark
    public boolean isInstanceMethod() {
        return type.isInstance(msg);
    }

    @Benchmark
    public boolean isInstanceMethodExplicit() {
        return String.class.isInstance(msg);
    }

    @Benchmark
    public boolean isInstanceRegular() {
        return msg instanceof String;
    }

    @Benchmark
    public String castMethod() {
        return type.cast(msg);
    }

    @Benchmark
    public String castMethodExplicit() {
        return String.class.cast(msg);
    }

    @Benchmark
    public String castRegular() {
        return (String) msg;
    }

}

结果:

Benchmark                          Mode  Cnt       Score       Error  Units
Casting.castMethod                thrpt   20  254604.793 ±  3863.859  ops/s
Casting.castMethodExplicit        thrpt   20  336046.787 ± 10059.986  ops/s
Casting.castRegular               thrpt   20  344369.229 ±  4855.492  ops/s
Casting.isInstanceMethod          thrpt   20  325867.697 ±  6511.731  ops/s
Casting.isInstanceMethodExplicit  thrpt   20  415387.363 ±  2993.788  ops/s
Casting.isInstanceRegular         thrpt   20  396613.371 ± 16799.378  ops/s

环境:

# JMH version: 1.19
# VM version: JDK 9, VM 9+181
# VM invoker: /usr/lib/jvm/java-9-oracle/bin/java

结果似乎有点出乎意料。当通过类变量调用它们时，Class.cast 和 Class.isInstance 都比较慢。我的理解是内在应该使这两种方法与替代方法一样快。变量会破坏内在优化吗？或者这种开销是预期的？

Answer 1

方法是内在函数这一事实与它们对变量而不是常量的工作速度较慢之间并不矛盾。

考虑表达式 Math.min(a, 2) 和 Math.min(a, b)。方法 Math.min 在这两种情况下都是固有的。然而，第一个表达式显然更快，因为不需要加载变量b，编译器可以直接在cmp指令中内联常量2。

isInstance/cast 方法也是如此。当 type 不是常量时，JVM 仍然需要加载变量，检查它是否非空，然后从 java.lang.Class 实例加载 VM Klass 指针.

您可以通过显式禁用内部函数来验证它们是否有效。在这种情况下，基准测试将慢很多。

@Benchmark
public String castMethod() {
    return type.cast(msg);
}

@Benchmark
@Fork(jvmArgs = {
        "-XX:+UnlockDiagnosticVMOptions",
        "-XX:DisableIntrinsic=_Class_cast,_isInstance",
})
public String castMethodNoIntrinsic() {
    return type.cast(msg);
}

结果:

Benchmark                      Mode  Cnt   Score   Error  Units
Casting.castMethod             avgt   10   4,777 ± 0,065  ns/op
Casting.castMethodNoIntrinsic  avgt   10  28,557 ± 0,124  ns/op