algorithm - 在 Java 中创建一个对象需要多少个 CPU 周期？

Question

我很好奇在 java 中创建一个没有字段的类的对象需要多少 cpu 周期或时间？我正在与同事讨论为引用某些东西或创建 uuid 的独特方式创建新对象是否是个好主意，在他的辩护中，他说如今在 java 中创建对象非常轻量级，我也同意这一点。

但问题是它如何与完全不同的东西(如 uuid 生成)进行比较？

因此，怀疑分配对象需要多少 cpu 周期以及涉及哪些具体步骤？

Answer 1

在 Java 中创建对象可能需要零到数十亿个周期。

• 零:当对象没有脱离局部范围时，JIT 编译器可能会由于分配消除优化而用局部变量替换分配。
• 数十亿，因为任何分配都可能触发(可能很长)垃圾收集。

我已经在 this 中对 HotSpot JVM 中的分配进行了高级概述。和 this回答。

在 TLAB 中分配对象的最常见方法包括以下步骤:

1. 加载 tlab_top 指针(在 x64 上通常有一个专用的 CPU 寄存器用于线程局部变量)。
2. 按对象的大小增加它。
3. 将 tlab_top + object_size 与 tlab_end 进行比较。如果需要，跳到慢速路径。
4. 存储tlab_top 的新值。之前的值是新创建对象的地址。
5. 设置对象的默认标题。
6. 设置 klass 字段 - 指向对象类元数据的指针。
7. 用零初始化其余对象数据。即使没有字段的对象也可能有对齐填充。

这些都是大约 10-15 条 CPU 指令。

让我们用 JMH 来测量对象创建的平均时间基准。

package bench;

import org.openjdk.jmh.annotations.Benchmark;

public class Alloc {

    @Benchmark
    public Object baseline() {
        return "Some preallocated object";
    }

    @Benchmark
    public Object newObject() {
        return new Object();
    }
}

结果:

Benchmark        Mode  Cnt  Score   Error  Units
Alloc.baseline   avgt   10  3,428 ± 0,089  ns/op
Alloc.newObject  avgt   10  4,505 ± 0,056  ns/op

因此，在 2.4GHz CPU 上，对象分配和基准测试开销需要大约 4.5 ns 或大约 11 个周期。与 UUID 生成算法相比，这确实便宜。