Java:为什么计算比赋值(int)更快？

Question

同一函数的以下 2 个版本(基本上尝试通过暴力恢复密码)不会提供相同的性能:

版本 1:

private static final char[] CHARS = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ0123456789".toCharArray();
private static final int N_CHARS = CHARS.length;
private static final int MAX_LENGTH = 8;

private static char[] recoverPassword()
{
   char word[];
   int refi, i, indexes[];

   for (int length = 1; length <= MAX_LENGTH; length++)
   {
      refi = length - 1;
      word = new char[length];
      indexes = new int[length];
      indexes[length - 1] = 1;

      while(true)
      {
         i = length - 1;
         while ((++indexes[i]) == N_CHARS)
         {
            word[i] = CHARS[indexes[i] = 0];
            if (--i < 0)
               break;
         }

         if (i < 0)
            break;

         word[i] = CHARS[indexes[i]];

         if (isValid(word))
            return word;
      }
   }
   return null;
}

版本 2:

private static final char[] CHARS = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ0123456789".toCharArray();
private static final int N_CHARS = CHARS.length;
private static final int MAX_LENGTH = 8;

private static char[] recoverPassword()
{
   char word[];
   int refi, i, indexes[];

   for (int length = 1; length <= MAX_LENGTH; length++)
   {
      refi = length - 1;
      word = new char[length];
      indexes = new int[length];
      indexes[length - 1] = 1;

      while(true)
      {
         i = refi;
         while ((++indexes[i]) == N_CHARS)
         {
            word[i] = CHARS[indexes[i] = 0];
            if (--i < 0)
               break;
         }

         if (i < 0)
            break;

         word[i] = CHARS[indexes[i]];

         if (isValid(word))
            return word;
      }
   }
   return null;
}

我希望版本 2 会更快，正如它所做的那样(这是唯一的区别):

i = refi;

...与版本 1 相比:

i = length -1;

然而，事实恰恰相反:版本 1 速度快了 3% 以上! 有人知道为什么吗？这是由于编译器做了一些优化吗？

感谢大家到目前为止的回答。 只是补充一点，目标实际上不是优化这段代码(已经相当优化了)，而是更多地从编译器/CPU/架构的角度理解如何解释这种性能差异。 您的回答非常有帮助，再次感谢!

关键

Answer 1

很难在微基准测试中检查这一点，因为如果不读取生成的机器代码，您就无法确定代码是如何优化的，即使 CPU 可以做很多技巧来优化它，例如。它将 RISC 风格指令中的 x86 代码转为实际执行。

一次计算只需一个周期，CPU 最多可以同时执行三个周期。访问 L1 缓存需要 4 个周期，而访问 L2、L3、主存则需要 11、40-75、200 个周期。

在许多情况下，存储值以避免简单计算实际上会更慢。顺便说一句，使用除法和模数是相当昂贵的，在微调代码时缓存这个值是值得的。