java - Java JIT 在运行 JDK 代码时会作弊吗？

Question

我正在对一些代码进行基准测试，但我无法让它像 java.math.BigInteger 那样快速运行，即使使用完全相同的算法。 所以我复制了java.math.BigInteger源到我自己的包中并尝试了这个:

//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); 
    }
}

当我运行它(MacOS 上的 jdk 1.8.0_144-b01)时，它会输出:

12089nsec/mul
2559044166

当我在未注释导入行的情况下运行它时:

4098nsec/mul
2559044166

使用 JDK 版本的 BigInteger 几乎是我的版本的三倍，即使它使用完全相同的代码。

我已经用 javap 检查了字节码，并比较了使用选项运行时的编译器输出:

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

两个版本似乎生成相同的代码。 那么热点是否使用了一些我无法在我的代码中使用的预计算优化？我一直都明白他们没有。 是什么解释了这种差异？

Answer 1

是的，HotSpot JVM 有点“作弊”，因为它有一些您在 Java 代码中找不到的特殊版本的 BigInteger 方法。这些方法称为 JVM intrinsics .

特别是，BigInteger.multiplyToLen 是 HotSpot 中的一个内在方法。有一个特殊的hand-coded assembly implementation在 JVM 源代码库中，但仅适用于 x86-64 架构。

您可以使用 -XX:-UseMultiplyToLenIntrinsic 选项禁用此内在函数，以强制 JVM 使用纯 Java 实现。在这种情况下，性能将与您复制的代码的性能相似。

P.S. 这是一个 list其他 HotSpot 内在方法。