java - JVM 或 JIT 是否能够减少重复的方法调用？

Question

我有一个函数，可以检查 map 是否具有某个键值 (map.get(key) != null)，然后返回该值，或者创建新值。
我想知道是否有任何 JVM 或 JIT 魔法在给定键存在值时不必执行 2 次映射查找？

Value someValue = map.get(key) != null ? map.get(key) : new Value();

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根据我的基准测试，似乎无法进行优化，因为它明显比我们使用局部变量来保存值要慢:

@Benchmark
public String duplicateCall() {
    return map.get(1) != null ? map.get(1) : DEFAULT;
}

@Benchmark
public String nonDuplicateCall() {
    final String s = map.get(1);
    return s != null ? s : DEFAULT;
}

结果:

Benchmark                                  Mode  Cnt       Score       Error   Units
duplicateCall     thrpt    5  634001.515 ± 69181.631  ops/ms
nonDuplicateCall  thrpt    5  869980.580 ± 66572.021  ops/ms

Answer 1

只有当优化器能够证明这两个操作是idempotent时，消除重复的方法调用才能起作用。 ，这需要查看该方法的实际实现代码。

您假设 map.get(1) 出现两次也会做同样的事情，依赖于几个前提，JVM 不能认为这是理所当然的。

• 您正在同一对象实例上调用该方法。即使在这个具有相邻调用的简单代码中，优化器也无法假设这一点，而不知道什么 get事实上确实如此。如果get更改 map引用，这个假设将无效。

• 您正在传递相同的 key 。您的代码表明我们正在讨论 Map<Integer, String> ，因此表达式会受到自动装箱的影响。您实际上正在传递Integer.valueOf(1)至get又出现 Integer.valueOf(1)对于其他get打电话。
  自动装箱具体合约/Integer.valueOf(int)允许用一个替换另一个，无论实现看起来如何，问题是优化器是否会知道并利用这一点。

• 该方法没有副作用。虽然可以合理地假设 Map的get实现不会修改映射，它可能包含默认情况下无效但可以激活的日志记录或基准语句，具体取决于某些运行时状态。如果有这样的语句，证明它们无效需要预测运行时状态。

由于消除冗余只有在了解实现代码时才有效，因此只有在满足内联先决条件(例如，调用始终以相同的实现结束)时内联代码后才有效。然后，像common subexpression elimination这样的优化将被应用。

此优化的有效性取决于实际的实现代码。对于像Map.of()这样的空 map 或Collections.emptyMap()对于像 Map.of(1, "foo") 这样的单例 map 或Collections.singletonMap(1, "foo")这可能会很有效。但对于像 TreeMap 这样的 map 或HashMap 1，实际的实现太复杂，无法假设可以完全消除冗余评估。重要的是要记住，这还需要内联 hashCode和equals (或 compareTo ) key 的实现，以证明其幂等性。对于 Integer 来说不是问题键，但也可以用于其他键类型。

为了说明这一点，我们正在讨论 HashMap 这样的实现:

public V get(Object key) {
    Node<K,V> e;
    return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;
}
final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {
    Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first, e; int n; K k;
    if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
        (first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {
        if (first.hash == hash && // always check first node
            ((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
            return first;
        if ((e = first.next) != null) {
            if (first instanceof TreeNode)
                return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);
            do {
                if (e.hash == hash &&
                    ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                    return e;
            } while ((e = e.next) != null);
        }
    }
    return null;
}

优化器必须内联此代码两次(由于代码大小阈值，很可能不会内联)，然后证明两次出现的效果相同并且没有副作用......

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正如评论中已经提到的，您可以简单地使用 map.getOrDefault(1, DEFAULT) 如果您想要简洁的代码并避免重复的查找操作。

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无论如何，并发或同步映射都将被排除在外，除非优化器可以证明它们从未被其他线程见过。