java - 使用访问器/ getter 可以更快吗？

Question

背景:我计划port a library I have written从C++到Java。该代码处理大小为 n 的 d 维点的列表，并且需要计算标量积等。我想让我的代码独立于点的存储格式和为此目的引入了一个接口(interface)，

public interface PointSetAccessor
{
  float coord(int p, int c);
}

这允许我获取 p 的第 c 坐标 (0 ≤ c <d) > 第一个点 (0 ≤ p <n)。

问题:由于代码必须非常快，我想知道与 points[p][c] 这样的直接访问模式相比，这是否会降低性能。 ，其中points是一个由 n 个数组组成的数组，每个数组都保存 d 点坐标。

令人惊讶的是，情况恰恰相反:通过 PointSetAccessor 进行“间接”访问，代码(见下文)快了 20% 。 (我使用 time java -server -XX:+AggressiveOpts -cp bin Speedo 进行了测量，前一个版本大约需要 14 秒，后一个版本大约需要 11 秒。)

问题:知道为什么会这样吗？看起来 Hotspot 决定更积极地优化，或者在后一个版本中有更多的自由度？

代码(计算无意义):

public class Speedo
{
  public interface PointSetAccessor
  {
    float coord(int p, int c);
  }

  public static final class ArrayPointSetAccessor implements PointSetAccessor
  {
    private final float[][] array;

    public ArrayPointSetAccessor(float[][] array)
    {
      this.array = array;
    }

    public float coord(int point, int dim)
    {
      return array[point][dim];
    }
  }

  public static void main(String[] args)
  {
    final int n = 50000;
    final int d = 10;

    // Generate n points in dimension d
    final java.util.Random r = new java.util.Random(314);
    final float[][] a = new float[n][d];
    for (int i = 0; i < n; ++i)
      for (int j = 0; j < d; ++j)
        a[i][j] = r.nextFloat();

    float result = 0.0f;
    if (true)
    {
      // Direct version
      for (int i = 0; i < n; i++)
        for (int j = i + 1; j < n; ++j)
        {
          float prod = 0.0f;
          for (int k = 0; k < d; ++k)
            prod += a[i][k] * a[j][k];
          result += prod;
        }
    }
    else
    {
      // Accessor-based version
      final PointSetAccessor ac = new ArrayPointSetAccessor(a);
      for (int i = 0; i < n; i++)
        for (int j = i + 1; j < n; ++j)
        {
          result += product(ac, d, i, j);
        }
    }
    System.out.println("result = " + result);
  }

  private final static float product(PointSetAccessor ac, int d, int i, int j)
  {
    float prod = 0.0f;
    for (int k = 0; k < d; ++k)
      prod += ac.coord(i, k) * ac.coord(j, k);
    return prod;
  }
}

Answer 1

这样短的方法，如果它们很热(默认设置下调用超过 10,000 次)，将被热点内联，因此您不应该注意到性能差异(测量性能的方式忽略了许多影响，例如热例如，正常运行时间可能会导致错误的结果)。

当运行代码并要求热点显示内联内容时 (-server -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions -XX:+PrintCompilation -XX:+PrintInlined)，您将得到以下输出，其中显示coord 和 product 都内联:

 76    1 %           javaapplication27.Speedo::main @ -2 (163 bytes)   made not entrant
 77    6             javaapplication27.Speedo$ArrayPointSetAccessor::coord (9 bytes)
 78    7             javaapplication27.Speedo::product (45 bytes)
                        @ 18   javaapplication27.Speedo$ArrayPointSetAccessor::coord (9 bytes)   inline (hot)
                        @ 27   javaapplication27.Speedo$ArrayPointSetAccessor::coord (9 bytes)   inline (hot)
 80    2 %           javaapplication27.Speedo::main @ 101 (163 bytes)
                        @ 118   javaapplication27.Speedo::product (45 bytes)   inline (hot)
                          @ 18   javaapplication27.Speedo$ArrayPointSetAccessor::coord (9 bytes)   inline (hot)
                          @ 27   javaapplication27.Speedo$ArrayPointSetAccessor::coord (9 bytes)   inline (hot)