java - 一个循环中的两个操作与两个循环执行相同的操作每个循环一个

Question

这个问题与此相同 Two loop bodies or one (result identical)但就我而言，我使用 Java。

我有两个运行十亿次的循环。

int a = 188, b = 144, aMax = 0, bMax = 0;

for (int i = 0; i < 1000000000; i++) {
  int t = a ^ i;
  if (t > aMax) 
    aMax = t;     
}  

for (int i = 0; i < 1000000000; i++) {
  int t = b ^ i;
  if (t > bMax) 
    bMax = t;     
}  

在我的机器上运行这两个循环所需的时间约为 4 秒。当我将这两个循环融合成一个循环并在该循环中执行所有操作时，它会在 2 秒内运行。正如您所看到的，琐碎的操作构成了循环内容，因此需要恒定的时间。

我的问题是我从哪里获得了这种性能改进？

我猜测，在两个单独的循环中，性能受到影响的唯一可能地方是它递增 i 并检查 i < 1000000000 是否为 20 亿次，而如果我将循环融合在一起则只有 10 亿次。里面还有什么事吗？

谢谢!

Answer 1

如果您不运行预热阶段，则可能会优化和编译第一个循环而不是第二个循环，而当您合并它们时，整个合并的循环都会被编译。此外，使用 server 选项和您的代码，由于您不使用结果，大多数都被优化掉了。

我已经运行了下面的测试，将每个循环和合并循环放在它们自己的方法中，并预热 JVM 以确保所有内容都得到编译。

结果(JVM 选项:-server -XX:+PrintCompilation):

• 循环 1 = 500 毫秒
• 循环 2 = 900 毫秒
• 合并循环 = 1,300 毫秒

所以合并循环稍微快一点，但没那么快。

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        loop1();
        loop2();
        loopBoth();
    }

    long start = System.nanoTime();

    loop1();

    long end = System.nanoTime();
    System.out.println((end - start) / 1000000);

    start = System.nanoTime();
    loop2();
    end = System.nanoTime();
    System.out.println((end - start) / 1000000);

    start = System.nanoTime();
    loopBoth();
    end = System.nanoTime();
    System.out.println((end - start) / 1000000);
}

public static void loop1() {
    int a = 188, aMax = 0;
    for (int i = 0; i < 1000000000; i++) {
        int t = a ^ i;
        if (t > aMax) {
            aMax = t;
        }
    }
    System.out.println(aMax);
}

public static void loop2() {
    int b = 144, bMax = 0;
    for (int i = 0; i < 1000000000; i++) {
        int t = b ^ i;
        if (t > bMax) {
            bMax = t;
        }
    }
    System.out.println(bMax);
}

public static void loopBoth() {
    int a = 188, b = 144, aMax = 0, bMax = 0;

    for (int i = 0; i < 1000000000; i++) {
        int t = a ^ i;
        if (t > aMax) {
            aMax = t;
        }
        int u = b ^ i;
        if (u > bMax) {
            bMax = u;
        }
    }
    System.out.println(aMax);
    System.out.println(bMax);
}