java - 通过位操作更快地实现 Math.abs()

Question

Math.abs(x) 的正常实现(由 Oracle 实现)由

给出

public static double abs(double a) {
  return (a <= 0.0D) ? 0.0D - a : a;
}

将数字符号的一位编码设置为零(或一)不是更快吗？我假设只有一位对数字的符号进行编码，并且它总是相同的位，但我可能错了。

还是我们的计算机通常不适合使用原子指令对单个位进行运算？

如果可以更快地实现，您能提供吗？

编辑:

有人向我指出，Java 代码是独立于平台的，因此它不能依赖于单台机器的原子指令。然而，为了优化代码，JVM 热点优化器会考虑机器的具体情况，并且可能会应用正在考虑的优化。

不过，通过一个简单的测试，我发现至少在我的机器上，Math.abs 函数似乎没有针对单个原子指令进行优化。我的代码如下:

    long before = System.currentTimeMillis();
    int o = 0;
    for (double i = 0; i<1000000000; i++)
        if ((i-500)*(i-500)>((i-100)*2)*((i-100)*2)) // 4680 ms
            o++;
    System.out.println(o);
    System.out.println("using multiplication: "+(System.currentTimeMillis()-before));
    before = System.currentTimeMillis();
    o = 0;
    for (double i = 0; i<1000000000; i++)
        if (Math.abs(i-500)>(Math.abs(i-100)*2)) // 4778 ms
            o++;
    System.out.println(o);
    System.out.println("using Math.abs: "+(System.currentTimeMillis()-before));

这给了我以下输出:

234
using multiplication: 4985
234
using Math.abs: 5587

假设乘法是由原子指令执行的，似乎至少在我的机器上 JVM 热点优化器没有将 Math.abs 函数优化为单指令操作。

Answer 1

我的第一个想法是，这是因为 NaN (非数字)值，即如果输入是 NaN它应该原样返回。但这似乎不是必需的，因为哈罗德的测试表明 JVM 的内部优化不会保留 NaN 的符号(除非您使用 StrictMath )。

documentation Math.abs 的作者说:

In other words, the result is the same as the value of the expression: Double.longBitsToDouble((Double.doubleToLongBits(a)<<1)>>>1)

因此，此类的开发人员知道位操作选项，但他们决定反对。

很有可能，因为优化此 Java 代码毫无意义。在大多数环境中，热点优化器一旦在热点中遇到它，就会用适当的 FPU 指令替换它的调用。很多 java.lang.Math 都会发生这种情况方法以及Integer.rotateLeft和类似的方法。他们可能有纯 Java 实现，但如果 CPU 有指令，它就会被 JVM 使用。