java - Java中的整数加法性能

Question

我正在测试 Java 中整数加法的性能。我这样做的方法是对数十亿个整数求和。我用来测试的示例文件是一个1G的二进制文件。我的程序非常简单，如下面的代码片段所示。

int result = 0;
FileChannel fileChannel = new FileInputStream(filename).getChannel();
long fileSize = fileChannel.size();
intBuffer = fileChannel.map(MapMode.READ_ONLY, startPosition, fileSize).asIntBuffer();

try {
  while (true) {
    result += intBuffer.get();
  }
} catch (BufferUnderflowException e) {
  System.out.println("Complete reading");
}

从上面可以看出，它只是在每个循环中执行了两个操作

• 从文件中读取整数
• 整数加法

这个程序在我的机器上运行了大约 2 分钟。我还通过将 result += intBuffer.get() 更改为 result = intBuffer.get()(如以下代码片段所示)进行了另一次不添加的测试。

int result = 0;
FileChannel fileChannel = new FileInputStream(filename).getChannel();
long fileSize = fileChannel.size();
intBuffer = fileChannel.map(MapMode.READ_ONLY, startPosition, fileSize).asIntBuffer();

try {
  while (true) {
    result = intBuffer.get();
  }
} catch (BufferUnderflowException e) {
  System.out.println("Complete reading");
}

在这种情况下，整个程序在 1 秒内完成。与其上面的同级变体相比，与 IO 读取相比，整数加法似乎主导了 CPU 时间。

我写了另一个基准测试程序只是为了证明我的猜测，它做的加法次数与上面的例子相同。

int result = random.nextInt();
int other = random.nextInt();
int num = 1073741824 / 4;
while(num-- > 0) {
  result += other;
}

在相同数量的整数加法加上整数增量运算的情况下，该程序完成不到 1 秒。

我的问题是

• 是什么导致了这些运行之间的主要时间差异？ Java 编译器是否会优化最后一个？

如有任何想法，我们将不胜感激。

Answer 1

那是因为与 CPU 相比，磁盘 I/O 非常慢。

在第一种情况下，您正在从文件中读取数据。所以你受磁盘访问的约束。

在第二种情况下，它都在 CPU 中。

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所以这与添加速度无关。

• 第一种情况受磁盘速度的限制。
• 第二种情况(可能)受限于随机数生成器的速度。

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至于为什么result = intBuffer.get()看起来很快:(摘自评论)

我能想到的两个可能的原因:

• Dead Code Elimination JIT 正在优化除最后一次迭代之外的所有迭代。
• I/O 缓冲:操作系统在第一次读取后将整个文件缓冲到内存中。*

*所以后面的pass会很快。通过重新排序测试或每次清除 I/O 缓存，很容易测试这种情况