java - 为什么在静态上下文中访问实例化字段比在 JAVA 中访问实例化上下文更快

Question

我一直认为，从实例化方法/函数访问实例化字段应该会提高一些性能，因为数据应该“更本地可用”(我知道这可能取决于系统和 JVM)，而不是从静态上下文。请参阅说明我的观点的代码:

public class Lecture
{
    public static void main(String[] args)
    {
        hold h1 = new hold();   
        long start1 = System.currentTimeMillis();
            h1.accessOOPs();
        long end1 = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("OOPS: "+ (end1 - start1));

        hold h2 = new hold();   
        long start2 = System.currentTimeMillis();
            hold.accessStatic(h2);
        long end2 = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("Static (same class): "+ (end2 - start2));

        hold h3 = new hold();   
        long start3 = System.currentTimeMillis();
            accessStatic(h3);
        long end3 = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("Static (different class): "+ (end3 - start3));
    }
    public static void accessStatic(hold h)
    {
        for (int i=0;i<h.vars.length;i++)
            h.vars[i] = i;
        for (int i : h.vars)
            h.var1 += i;
        for (int i: h.vars)
            h.name += i;
    }
}
class hold
{
    int var1;
    int vars[] = new int[10000];
    String name;
    public void accessOOPs()
    {
        for (int i=0;i<vars.length;i++)
            vars[i] = i;
        for (int i : vars)
            var1 += i;
        for (int i: vars)
            name += i;
    }
    public static void accessStatic(hold h)
    {
        for (int i=0;i<h.vars.length;i++)
            h.vars[i] = i;
        for (int i : h.vars)
            h.var1 += i;
        for (int i: h.vars)
            h.name += i;
    }
}

在代码中，我有 3 个定时示例，我在其中访问/修改简单对象中的属性。第一个示例调用对象中的实例方法，因此理论上所有属性的访问速度应该更快，因为它们与该方法位于相同的上下文中。第二个调用对象类中的静态函数，并每次使用点运算符访问属性。我的假设是这会更慢。第三个示例重复与第二个示例相同的操作，但这次是在单独的类中进行的。我对收到的时间感到非常困惑:

示例运行 1:

• 哎呀:135
• 静态(同级):130
• 静态(不同类别):120

示例运行 2:

• 哎呀:137
• 程序(同级):135
• 程序(不同类别):128

当方法位于单独的类中时，OOP 方法始终击败静态方法，但我不明白为什么当静态方法位于同一个类中时，它会击败实例方法。虽然只有微小的差距，但非常一致。这是否只是因为静态实现正在缓存对正在访问的对象的引用而发生？如果发生这种情况，那么我会认为静态方法是否在单独的类中并不重要，所以我完全感到困惑。谁能回答为什么静态方法没有明显变慢？

Answer 1

您的 h3 变量未传递给任何调用，因此第三次调用中对 h2 进行的计算与之前对 h1/h2 的计算不同。

在进行时序测试时，您应该只测量预热的代码(因为 JIT 编译器会稍微改变性能)。如果您修复使用 h3 并在循环内运行主代码，您会发现运行之间的差异很小，我得到的最后一次运行是

OOPS: 56
Static (same class): 56
Static (different class): 50

您可以看到 accessOOP 和 accessStatic 的字节码结构非常相似，使用:

javap -v hold.class > hold.log
javap -v Lecture.class > lecture.log

在 JDK14 中，它们的长度都是 114 项，仅字段/索引位置不同，WINDIFF.EXE 中显示了差异