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詳解Java編譯優(yōu)化之循環(huán)展開(kāi)和粗化鎖

更新時(shí)間：2021年06月02日 14:14:54 作者：flydean

之前在講JIT的時(shí)候，有提到在編譯過(guò)程中的兩種優(yōu)化循環(huán)展開(kāi)和粗化鎖，今天從Assembly的角度來(lái)驗(yàn)證一下這兩種編譯優(yōu)化方法，快來(lái)看看吧。

循環(huán)展開(kāi)和粗化鎖

我們先來(lái)回顧一下什么是循環(huán)展開(kāi)。

循環(huán)展開(kāi)就是說(shuō)，像下面的循環(huán)遍歷的例子：

for (int i = 0; i < 1000; i++) {
    x += 0x51;
}

因?yàn)槊看窝h(huán)都需要做跳轉(zhuǎn)操作，所以為了提升效率，上面的代碼其實(shí)可以被優(yōu)化為下面的：

for (int i = 0; i < 250; i++) {
    x += 0x144; //0x51 * 4
}

注意上面我們使用的是16進(jìn)制數(shù)字，至于為什么要使用16進(jìn)制呢？這是為了方便我們?cè)诤竺娴腶ssembly代碼中快速找到他們。

好了，我們?cè)僭?x += 0x51 的外面加一層synchronized鎖，看一下synchronized鎖會(huì)不會(huì)隨著loop unrolling展開(kāi)的同時(shí)被粗化。

for (int i = 0; i < 1000; i++) {
    synchronized (this) {
        x += 0x51;
    }
}

萬(wàn)事具備，只欠我們的運(yùn)行代碼了，這里我們還是使用JMH來(lái)執(zhí)行。

相關(guān)代碼如下：

@Warmup(iterations = 10, time = 1, timeUnit = TimeUnit.SECONDS)
@Measurement(iterations = 5, time = 1, timeUnit = TimeUnit.SECONDS)
@Fork(value = 1,
        jvmArgsPrepend = {
        "-XX:-UseBiasedLocking",
                "-XX:CompileCommand=print,com.flydean.LockOptimization::test"
}
        )
@State(Scope.Benchmark)
@BenchmarkMode(Mode.AverageTime)
@OutputTimeUnit(TimeUnit.NANOSECONDS)
public class LockOptimization {

    int x;
    @Benchmark
    @CompilerControl(CompilerControl.Mode.DONT_INLINE)
    public void test() {
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            synchronized (this) {
                x += 0x51;
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws RunnerException {
        Options opt = new OptionsBuilder()
                .include(LockOptimization.class.getSimpleName())
                .build();
        new Runner(opt).run();
    }
}

上面的代碼中，我們?nèi)∠似蜴i的使用：-XX:-UseBiasedLocking。為啥要取消這個(gè)選項(xiàng)呢？因?yàn)槿绻谄蜴i的情況下，如果線程獲得鎖之后，在之后的執(zhí)行過(guò)程中，如果沒(méi)有其他的線程訪問(wèn)該鎖，那么持有偏向鎖的線程則不需要觸發(fā)同步。

為了更好的理解synchronized的流程，這里我們將偏向鎖禁用。

其他的都是我們之前講過(guò)的JMH的常規(guī)操作。

接下來(lái)就是見(jiàn)證奇跡的時(shí)刻了。

分析Assembly日志

我們運(yùn)行上面的程序，將會(huì)得到一系列的輸出。因?yàn)楸疚牟⒉皇侵v解Assembly語(yǔ)言的，所以本文只是大概的理解一下Assembly的使用，并不會(huì)詳細(xì)的進(jìn)行Assembly語(yǔ)言的介紹，如果有想深入了解Assembly的朋友，可以在文后留言。

分析Assembly的輸出結(jié)果，我們可以看到結(jié)果分為C1-compiled nmethod和C2-compiled nmethod兩部分。

先看C1-compiled nmethod：