java - jvm jit 公共(public)子表达式消除

标签 java jvm jit

使用 jmh 测试以下代码片段.

class A {
    public int test(int i) {
        long sum = 0L;
        for (int j=0; j<i; ++j) {
            sum += 1 << (j % 32);
        }
        return (int)sum;
    }
}

@State(Scope.Thread)
public class MyBenchmark {
    public A a;
    int x;

    @Setup(Level.Trial)
    public void init() {
        a = new A();
        x = 1;
    }

    @Benchmark
    public int testMethod() {
        int res = 0;
        res += a.test(x);
        res += a.test(x);
        return res;
    }
}

使用 mvn package && java -XX:-UseCompressedOops -XX:CompileCommand='print, *.testMethod' -jar target/benchmarks.jar -wi 10 -i 1 -f 1 构建并运行示例得到以下程序集(仅显示最终编译的程序集)。

ImmutableOopMap{}pc offsets: 762 772 800 Compiled method (c2)     397  551       4       org.sample.MyBenchmark::testMethod (32 bytes)
 total in heap  [0x00007f96dd74bd90,0x00007f96dd74c170] = 992
 relocation     [0x00007f96dd74bed0,0x00007f96dd74bee0] = 16
 main code      [0x00007f96dd74bee0,0x00007f96dd74bfa0] = 192
 stub code      [0x00007f96dd74bfa0,0x00007f96dd74bfb8] = 24
 oops           [0x00007f96dd74bfb8,0x00007f96dd74bfc0] = 8
 metadata       [0x00007f96dd74bfc0,0x00007f96dd74bfd0] = 16
 scopes data    [0x00007f96dd74bfd0,0x00007f96dd74c038] = 104
 scopes pcs     [0x00007f96dd74c038,0x00007f96dd74c168] = 304
 dependencies   [0x00007f96dd74c168,0x00007f96dd74c170] = 8
----------------------------------------------------------------------
org/sample/MyBenchmark.testMethod()I  [0x00007f96dd74bee0, 0x00007f96dd74bfb8]  216 bytes
Argument 0 is unknown.RIP: 0x7f96dd74bee0 Code size: 0x000000d8
[Entry Point]
[Constants]
  # {method} {0x00007f95ed0efe80} 'testMethod' '()I' in 'org/sample/MyBenchmark'
  #           [sp+0x20]  (sp of caller)
  0x00007f96dd74bee0: cmp     0x8(%rsi),%rax
  0x00007f96dd74bee4: jne     0x7f96d5c99c60    ;   {runtime_call ic_miss_stub}
  0x00007f96dd74beea: nop
  0x00007f96dd74beec: nopl    0x0(%rax)
[Verified Entry Point]
  0x00007f96dd74bef0: mov     %eax,0xfffffffffffec000(%rsp)
  0x00007f96dd74bef7: push    %rbp
  0x00007f96dd74bef8: sub     $0x10,%rsp        ;*synchronization entry
                                                ; - org.sample.MyBenchmark::testMethod@-1 (line 66)

  0x00007f96dd74befc: mov     0x10(%rsi),%r11d  ;*getfield x {reexecute=0 rethrow=0 return_oop=0}
                                                ; - org.sample.MyBenchmark::testMethod@8 (line 67)

  0x00007f96dd74bf00: mov     0x18(%rsi),%r10
  0x00007f96dd74bf04: test    %r10,%r10
  0x00007f96dd74bf07: je      0x7f96dd74bf73    ;*invokevirtual test {reexecute=0 rethrow=0 return_oop=0}
                                                ; - org.sample.MyBenchmark::testMethod@11 (line 67)

  0x00007f96dd74bf09: xor     %eax,%eax
  0x00007f96dd74bf0b: test    %r11d,%r11d
  0x00007f96dd74bf0e: jle     0x7f96dd74bf67    ;*if_icmpge {reexecute=0 rethrow=0 return_oop=0}
                                                ; - org.sample.A::test@8 (line 46)
                                                ; - org.sample.MyBenchmark::testMethod@11 (line 67)

  0x00007f96dd74bf10: xor     %r10d,%r10d
  0x00007f96dd74bf13: xor     %r9d,%r9d
  0x00007f96dd74bf16: xor     %r8d,%r8d
  0x00007f96dd74bf19: mov     $0x1,%edi         ;*ishl {reexecute=0 rethrow=0 return_oop=0}
                                                ; - org.sample.A::test@18 (line 47)
                                                ; - org.sample.MyBenchmark::testMethod@11 (line 67)

  0x00007f96dd74bf1e: movsxd  %edi,%rcx
  0x00007f96dd74bf21: add     %rcx,%r8          ;*ladd {reexecute=0 rethrow=0 return_oop=0}
                                                ; - org.sample.A::test@20 (line 47)
                                                ; - org.sample.MyBenchmark::testMethod@11 (line 67)

  0x00007f96dd74bf24: incl    %r9d              ;*iinc {reexecute=0 rethrow=0 return_oop=0}
                                                ; - org.sample.A::test@22 (line 46)
                                                ; - org.sample.MyBenchmark::testMethod@11 (line 67)

  0x00007f96dd74bf27: cmp     %r11d,%r9d
  0x00007f96dd74bf2a: jnl     0x7f96dd74bf3b    ;*if_icmpge {reexecute=0 rethrow=0 return_oop=0}
                                                ; - org.sample.A::test@8 (line 46)
                                                ; - org.sample.MyBenchmark::testMethod@11 (line 67)

  0x00007f96dd74bf2c: mov     %r9d,%ecx
  0x00007f96dd74bf2f: and     $0x1f,%ecx
  0x00007f96dd74bf32: mov     $0x1,%edi
  0x00007f96dd74bf37: shl     %cl,%edi          ;*ishl {reexecute=0 rethrow=0 return_oop=0}
                                                ; - org.sample.A::test@18 (line 47)
                                                ; - org.sample.MyBenchmark::testMethod@11 (line 67)

  0x00007f96dd74bf39: jmp     0x7f96dd74bf1e
  0x00007f96dd74bf3b: mov     $0x1,%r9d         ;*ishl {reexecute=0 rethrow=0 return_oop=0}
                                                ; - org.sample.A::test@18 (line 47)
                                                ; - org.sample.MyBenchmark::testMethod@25 (line 68)

  0x00007f96dd74bf41: movsxd  %r9d,%r9
  0x00007f96dd74bf44: add     %r9,%r10          ;*ladd {reexecute=0 rethrow=0 return_oop=0}
                                                ; - org.sample.A::test@20 (line 47)
                                                ; - org.sample.MyBenchmark::testMethod@25 (line 68)

  0x00007f96dd74bf47: incl    %eax              ;*iinc {reexecute=0 rethrow=0 return_oop=0}
                                                ; - org.sample.A::test@22 (line 46)
                                                ; - org.sample.MyBenchmark::testMethod@25 (line 68)

  0x00007f96dd74bf49: cmp     %r11d,%eax
  0x00007f96dd74bf4c: jnl     0x7f96dd74bf5e    ;*if_icmpge {reexecute=0 rethrow=0 return_oop=0}
                                                ; - org.sample.A::test@8 (line 46)
                                                ; - org.sample.MyBenchmark::testMethod@25 (line 68)

  0x00007f96dd74bf4e: mov     %eax,%ecx
  0x00007f96dd74bf50: and     $0x1f,%ecx
  0x00007f96dd74bf53: mov     $0x1,%r9d
  0x00007f96dd74bf59: shl     %cl,%r9d          ;*ishl {reexecute=0 rethrow=0 return_oop=0}
                                                ; - org.sample.A::test@18 (line 47)
                                                ; - org.sample.MyBenchmark::testMethod@25 (line 68)

  0x00007f96dd74bf5c: jmp     0x7f96dd74bf41
  0x00007f96dd74bf5e: mov     %r8d,%r11d
  0x00007f96dd74bf61: mov     %r10d,%eax
  0x00007f96dd74bf64: add     %r11d,%eax        ;*iadd {reexecute=0 rethrow=0 return_oop=0}
                                                ; - org.sample.MyBenchmark::testMethod@28 (line 68)

  0x00007f96dd74bf67: add     $0x10,%rsp
  0x00007f96dd74bf6b: pop     %rbp
  0x00007f96dd74bf6c: test    %eax,0x165a708e(%rip)  ;   {poll_return}
  0x00007f96dd74bf72: retq
  0x00007f96dd74bf73: mov     $0xfffffff6,%esi
  0x00007f96dd74bf78: mov     %r11d,%ebp
  0x00007f96dd74bf7b: callq   0x7f96d5c9b560    ; ImmutableOopMap{}
                                                ;*invokevirtual test {reexecute=0 rethrow=0 return_oop=0}
                                                ; - org.sample.MyBenchmark::testMethod@11 (line 67)
                                                ;   {runtime_call UncommonTrapBlob}
  0x00007f96dd74bf80: callq   0x7f96f2772aa0    ;*invokevirtual test {reexecute=0 rethrow=0 return_oop=0}
                                                ; - org.sample.MyBenchmark::testMethod@11 (line 67)
                                                ;   {runtime_call}
  0x00007f96dd74bf85: hlt
  0x00007f96dd74bf86: hlt
  0x00007f96dd74bf87: hlt
  0x00007f96dd74bf88: hlt
  0x00007f96dd74bf89: hlt
  0x00007f96dd74bf8a: hlt
  0x00007f96dd74bf8b: hlt
  0x00007f96dd74bf8c: hlt
  0x00007f96dd74bf8d: hlt
  0x00007f96dd74bf8e: hlt
  0x00007f96dd74bf8f: hlt
  0x00007f96dd74bf90: hlt
  0x00007f96dd74bf91: hlt
  0x00007f96dd74bf92: hlt
  0x00007f96dd74bf93: hlt
  0x00007f96dd74bf94: hlt
  0x00007f96dd74bf95: hlt
  0x00007f96dd74bf96: hlt
  0x00007f96dd74bf97: hlt
  0x00007f96dd74bf98: hlt
  0x00007f96dd74bf99: hlt
  0x00007f96dd74bf9a: hlt
  0x00007f96dd74bf9b: hlt
  0x00007f96dd74bf9c: hlt
  0x00007f96dd74bf9d: hlt
  0x00007f96dd74bf9e: hlt
  0x00007f96dd74bf9f: hlt
[Exception Handler]
[Stub Code]

如果我对汇编的理解正确，则不会对 a.test(x) 执行公共(public)子表达式消除 (CSE)。 。我猜直接原因是两次调用使用了不同的寄存器，阻止(阻碍)JIT 进行 CSE。

test只是纯方法的一个例子，没有什么有趣的。我的意图是test(x)对于某些人来说已经够贵了x这样 CSE 将是有益的。

我想知道在这种情况或其他类似情况下是否有任何方法可以显式启用 CSE。或者 CSE 如何在 JVM 的 JIT 中工作。

环境:

openjdk 版本“9-内部” OpenJDK 运行时环境 (build 9-internal+0-2016-04-14-195246.buildd.src) OpenJDK 64位服务器虚拟机(build 9-internal+0-2016-04-14-195246.buildd.src，混合模式)

最佳答案

首先，你看错了方法。这不是在热路径上执行的。 MyBenchmark.testMethod 内联到基准测试循环中，大部分时间花在 JMH 生成的方法上，例如

org.sample.generated.MyBenchmark_testMethod_jmhTest::testMethod_avgt_jmhStub

您可以通过使用 -prof perfasm 选项运行 JMH 来检查它。

无论如何，您猜对了，CSE 在给定的示例中不起作用。但并不是因为寄存器不同(寄存器分配是在大多数与机器无关的优化之后才执行的)，而只是因为这里的控制流程太复杂了。一般来说，HotSpot 中的 CSE 不适用于有环(即循环)的子图。

I wonder if there's any way to enable CSE explicitly in this case or other similar scenarios.

当然，可以手动执行此操作，即将方法结果缓存在临时变量中。 HotSpot 在检测常见子表达式方面不太智能:例如，s*y+x 和 y*s+x 被视为不同的表达式，但您可以通过以下方式帮助 JIT:重写代码，如this question .

关于java - jvm jit 公共(public)子表达式消除，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/48196951/

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