java - 为什么分支预测比完全没有分支要快？

Question

受这个问题的启发: Why is it faster to process a sorted array than an unsorted array?

我写了自己的分支预测实验:

public class BranchPrediction {
    public static void main(final String[] args) {
        long start;
        long sum = 0;

        /* No branch */
        start = System.nanoTime();
        sum = 0;
        for (long i = 0; i < 10000000000L; ++i)
            sum += i;
        System.out.println(System.nanoTime() - start);
        System.out.println(sum);

        /* With branch */
        start = System.nanoTime();
        sum = 0;
        for (long i = 0; i < 10000000000L; ++i)
            if (i >= 0)
                sum += i;
        System.out.println(System.nanoTime() - start);
        System.out.println(sum);

        /* No branch (again) */
        start = System.nanoTime();
        sum = 0;
        for (long i = 0; i < 10000000000L; ++i)
            sum += i;
        System.out.println(System.nanoTime() - start);
        System.out.println(sum);

        /* With branch (again) */
        start = System.nanoTime();
        sum = 0;
        for (long i = 0; i < 10000000000L; ++i)
            if (i >= 0)
                sum += i;
        System.out.println(System.nanoTime() - start);
        System.out.println(sum);
    }
}

结果让我感到困惑:根据程序输出，有分支的循环确实比没有分支的循环快。

示例输出:

7949691477
-5340232226128654848
6947699555
-5340232226128654848
7920972795
-5340232226128654848
7055459799
-5340232226128654848

为什么会这样？

编辑:

• 反汇编的类显示 Java 编译器没有优化(遗漏)任何东西(https://gist.github.com/HouzuoGuo/5692424)
• Why is it faster to process a sorted array than an unsorted array? 作者使用的 Java 基准测试技术和我的一样。
• 机器是英特尔酷睿 i7，运行 Linux 3.2 64 位和 Oracle JVM 1.7 64 位
• 当我超大循环迭代次数时，带分支循环的运行速度比非分支循环快数秒。

Answer 1

在我的其他机器(Intel 服务器和工作站)上运行相同的实验后，我可能会得出结论，我遇到的现象是这台笔记本电脑 CPU(Intel i7 Q740M)特有的。

==== 6 个月后编辑 ====

检查一下:http://eli.thegreenplace.net/2013/12/03/intel-i7-loop-performance-anomaly/