java - 为什么在此循环中使用缓存整数(-128 到 127)的操作比使用非缓存整数的操作慢？

Question

我有一个简单的程序:

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        long sum = 0L;
        long start = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 10000000; i++) {
            for (Integer j = 0; j < 100; j++) {
                sum++;
            }
        }
        System.out.println(System.currentTimeMillis() - start);
        System.out.println(sum);
    }
}

在我的机器上，这个执行大约需要 3300 毫秒。

当我更改 j 的范围时内循环中的变量:

for (Integer j = 1000; j < 1100; j++)

它在大约 2500 毫秒内执行。

我希望第二个版本的执行速度慢得多，因为一个新的 Integer应该在每次迭代中创建。但实际上它更快。为什么？

Java 版本:

java version "1.8.0_65"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_65-b17)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.65-b01, mixed mode)

Answer 1

• 对象创建不是一个缓慢的操作。在 Java 的早期它曾经很慢，如果包括大型复杂对象的初始化时间，它可能仍然很慢。但是创建一个小型的单字段对象是一项非常快速的操作。
• 不过，不要创建大量对象的建议仍然适用，因为它们会浪费内存。当内存不足时，垃圾收集器将运行并减慢程序速度。

• 当一个整数被装箱时，它运行 Integer.valueOf(int)。该方法的来源是:

  public static Integer valueOf(int i) {
      if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
          return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
      return new Integer(i);
  }
  

  这意味着对于小数，有:

  • 对象字段的两次比较
  • 否定
  • 补充
  • 对象内的数组查找。

  对于大数，有:

  • 对象字段的两次比较
  • 小对象分配
  • 初始化为零
  • 赋值。

  根据您的设置，对象分配可能会更快。在我的 Mac 上，两个版本之间几乎没有区别。在我的 Linux 上，我看到了与您描述的相同的结果。

• 了解当内存受到压力时它的行为有何不同是有教育意义的。

  • 在 1000 到 1100 值之间使用您的版本。
  • 您可以对缓存和非缓存测试使用相同的程序:将 -Djava.lang.Integer.IntegerCache.high=1500 添加到 java 命令行，使范围 1000-1100 包含在缓存。
  • 要在有和没有内存压力的情况下对其进行测试，请添加 -Xmx5M

我的 Linux 机器 (Oracle Java 1.8) 上的典型结果:

$ java Main25751000000000$ java -Djava.lang.Integer.IntegerCache.high=1500 Main30781000000000$ java -Xmx5M Main58121000000000$ java -Xmx5M -Djava.lang.Integer.IntegerCache.high=1500 Main31021000000000

结论:如果你分配很多对象，当你有很多内存时它可能会稍微快一些，但是当你有很少并且需要垃圾收集时它会明显变慢。