¿Java JIT hace trampa al ejecutar código JDK?

409

Koen Hendrikx 2017-08-28 19:55.

Estaba comparando algo de código y no podía hacer que se ejecutara tan rápido como con java.math.BigInteger, incluso cuando usaba exactamente el mismo algoritmo. Así que copié la java.math.BigIntegerfuente en mi propio paquete y probé esto:

//import java.math.BigInteger;

public class MultiplyTest {
    public static void main(String[] args) {
        Random r = new Random(1);
        long tm = 0, count = 0,result=0;
        for (int i = 0; i < 400000; i++) {
            int s1 = 400, s2 = 400;
            BigInteger a = new BigInteger(s1 * 8, r), b = new BigInteger(s2 * 8, r);
            long tm1 = System.nanoTime();
            BigInteger c = a.multiply(b);
            if (i > 100000) {
                tm += System.nanoTime() - tm1;
                count++;
            }
            result+=c.bitLength();
        }
        System.out.println((tm / count) + "nsec/mul");
        System.out.println(result); 
    }
}

Cuando ejecuto esto (jdk 1.8.0_144-b01 en MacOS) da como resultado:

12089nsec/mul
2559044166

Cuando lo ejecuto con la línea de importación sin comentar:

4098nsec/mul
2559044166

Es casi tres veces más rápido cuando se usa la versión JDK de BigInteger en comparación con mi versión, incluso si usa exactamente el mismo código.

He examinado el código de bytes con javap y comparado la salida del compilador cuando se ejecuta con opciones:

-Xbatch -XX:-TieredCompilation -XX:+PrintCompilation -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions 
-XX:+PrintInlining -XX:CICompilerCount=1

y ambas versiones parecen generar el mismo código. Entonces, ¿Hotspot está usando algunas optimizaciones precalculadas que no puedo usar en mi código? Siempre entendí que no es así. ¿Qué explica esta diferencia?

java jvm jit jvm-hotspot

2 answers

531

apangin 2017-08-28 21:31.

Sí, HotSpot JVM es una especie de "trampa", porque tiene una versión especial de algunos BigIntegermétodos que no encontrarás en el código Java. Estos métodos se denominan intrínsecos de JVM .

En particular, BigInteger.multiplyToLenes un método intrínseco en HotSpot. Existe una implementación especial de ensamblaje codificado a mano en la base de origen de JVM, pero solo para la arquitectura x86-64.

Puede deshabilitar esta -XX:-UseMultiplyToLenIntrinsicopción intrínseca con para obligar a JVM a utilizar la implementación de Java pura. En este caso, el rendimiento será similar al rendimiento de su código copiado.

PD Aquí hay una lista de otros métodos intrínsecos de HotSpot.

142

Eugene 2017-08-29 01:15.

En Java 8, este es un método intrínseco; una versión ligeramente modificada del método:

 private static BigInteger test() {

    Random r = new Random(1);
    BigInteger c = null;
    for (int i = 0; i < 400000; i++) {
        int s1 = 400, s2 = 400;
        BigInteger a = new BigInteger(s1 * 8, r), b = new BigInteger(s2 * 8, r);
        c = a.multiply(b);
    }
    return c;
}

Ejecutando esto con:

 java -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions  
      -XX:+PrintInlining 
      -XX:+PrintIntrinsics 
      -XX:CICompilerCount=2 
      -XX:+PrintCompilation   
       <YourClassName>

Esto imprimirá muchas líneas y una de ellas será:

 java.math.BigInteger::multiplyToLen (216 bytes)   (intrinsic)

En Java 9, por otro lado, ese método ya no parece ser un intrínseco, pero a su vez llama a un método que es intrínseco:

 @HotSpotIntrinsicCandidate
 private static int[] implMultiplyToLen

Entonces, ejecutar el mismo código en Java 9 (con los mismos parámetros) revelará:

java.math.BigInteger::implMultiplyToLen (216 bytes)   (intrinsic)

Debajo está el mismo código para el método, solo un nombre ligeramente diferente.

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