java - 数组初始化 - 性能差异

Question

如果我运行这个程序，输出是:

init: 1239.0
toCharArray: 1343.6
arraycopy: 1583.8

第一个问题是:
为什么 init() 比 toCharArray() 快？这里有编译器优化吗？ (我使用的是 Java 1.8.0_20)

第二个问题是:
为什么 toCharArray() 比 arraycopy() 快？我从这里复制了 arraycopy():String.toCharArray()。

public class MyClass {

    private static char[] SRC = { 'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g' };

    public static void main(String[] args) {
        long start = 0;
        int init = 0, toCharArray = 0, arraycopy = 0;
        for (int j = 0; j < 5; j++) {
            start = System.currentTimeMillis();
            for (int i = 0; i < 100000000; i++)
                init();
            init += (System.currentTimeMillis() - start);

            start = System.currentTimeMillis();
            for (int i = 0; i < 100000000; i++)
                toCharArray();
            toCharArray += (System.currentTimeMillis() - start);

            start = System.currentTimeMillis();
            for (int i = 0; i < 100000000; i++)
                arraycopy();
            arraycopy += (System.currentTimeMillis() - start);
        }
        System.out.println("init: " + init / 5.0);
        System.out.println("toCharArray: " + toCharArray / 5.0);
        System.out.println("arraycopy: " + arraycopy / 5.0);
    }

    private static void init() {
        char[] c = { 'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g' };
        doSomething(c);
    }

    private static void toCharArray() {
        char[] c = "abcdefg".toCharArray();
        doSomething(c);
    }

    private static void arraycopy() {
        char[] c = new char[SRC.length];
        System.arraycopy(SRC, 0, c, 0, SRC.length);
        doSomething(c);
    }

    private static void doSomething(char[] c) {
        for (int i = 0; i < c.length; i++)
            c[i] = ' ';
    }

}

编辑

卡尺结果:

init:        min=11.90, 1st qu.=12.27, median=12.48, mean=12.44, 3rd qu.=12.54, max=13.16
toCharArray: min=13.10, 1st qu.=13.21, median=13.39, mean=13.49, 3rd qu.=13.78, max=14.27
arraycopy:   min=15.42, 1st qu.=15.49, median=15.51, mean=15.51, 3rd qu.=15.55, max=15.58

Answer 1

对于 "abcdefg".toCharArray()，String.toCharArray() 的 source code是

public char[] toCharArray() {
    char result[] = new char[count];
    getChars(0, count, result, 0);
    return result;
}

getChars calls System.arraycopy 所以它的性能与你的 arraycopy() 应该是一样的。但是，String 的 getChars 从其内部的 char[] 字段复制，该字段被声明为 final

private final char value[];

你的 arraycopy() 从 SRC 复制，这是非最终的

private static char[] SRC = { 'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g' };

这只是一个猜测，但尝试使 SRC 最终化，看看会发生什么。