性能優(yōu)化之代碼的指令層優(yōu)化

前兩天發(fā)了一個(gè)關(guān)于三目運(yùn)算符優(yōu)化的動(dòng)態(tài)憋沿,以code review的形式和大家交流誉察,后來(lái)發(fā)現(xiàn)大家交流的很熱烈罐柳,各抒己見(jiàn),很nice采章,有溝通才有碰撞景鼠,有碰撞才有深刻的理解和進(jìn)步仲翎。本文給出優(yōu)化的原因和方法,感興趣的可以看下铛漓。

討論的內(nèi)容如下溯香,即下面劃線部分的代碼可以進(jìn)行優(yōu)化,理由是:已裝箱的值被拆箱浓恶,然后又立即重新裝箱玫坛!這對(duì)性能有影響

建議優(yōu)化類型不一致的三目運(yùn)算符.png

大家的討論主要集中在兩點(diǎn):

  1. 怎么優(yōu)化
  2. 沒(méi)必要,純屬工作不飽和或者瞎折騰

針對(duì)第一點(diǎn)包晰,今天本文會(huì)給出詳細(xì)的答案湿镀;針對(duì)第二點(diǎn)炕吸,大家說(shuō)的也沒(méi)錯(cuò),這種優(yōu)化勉痴,你不管系統(tǒng)基本照樣運(yùn)行赫模,但是,作為程序員蒸矛,拿追劇嘴瓤、刷視頻的時(shí)間來(lái)折騰一些技術(shù),我是很喜歡的莉钙,喜歡和這種細(xì)節(jié)battle廓脆,不弄明白吃飯也不香。很多時(shí)候磁玉,我們要具有瞎折騰的勇氣和好奇心停忿,尤其是在當(dāng)下這種浮躁的環(huán)境下;當(dāng)然蚊伞,這都是本文的題外話席赂,扯遠(yuǎn)了。

OK时迫,我們言歸正傳颅停。為什么三目運(yùn)算符中包裝類型和基本類型共存時(shí)會(huì)影響性能呢?比如:

Integer brandId = Objects.isNull(content.getBrandId()) ? 0 : content.getBrandId();

首先影響性能是肯定的(性能優(yōu)化不是銀彈掠拳,高并發(fā)場(chǎng)景下我們需要方方面面的優(yōu)化)癞揉。要知道上述代碼為什么會(huì)影響性能就要從java代碼的執(zhí)行原理來(lái)說(shuō)了,大家應(yīng)該都知道我們寫(xiě)的.java文件要想被執(zhí)行溺欧,需要經(jīng)過(guò)加載->鏈接->初始化喊熟,然后JVM才會(huì)執(zhí)行對(duì)應(yīng)的代碼,JVM拿到class文件即字節(jié)碼文件去執(zhí)行對(duì)應(yīng)的指令姐刁。如下圖:


簡(jiǎn)要流程.png

所以對(duì)于上圖中的代碼芥牌,即如下代碼:

for (StrategyContentDO content : saveRequestDTO.getStrategyContentList()) {
            Integer categoryId = content.getCategoryId();
            Integer brandId = Objects.isNull(content.getBrandId()) ? 0 : content.getBrandId();
            doCheck4Busi(uniqueChecker, content, categoryId, brandId);
}

我們需要拿到它的字節(jié)碼對(duì)應(yīng)的JVM執(zhí)行指令,一看便知聂使。你可以通過(guò)javac命令編譯Java文件為字節(jié)碼文件壁拉,即javac xxx.java,因?yàn)樽止?jié)碼文件我們?nèi)祟惪床欢匕校阅憧梢栽儆胘avap命令將字節(jié)碼文件反匯編為JVM的執(zhí)行指令弃理,這個(gè)執(zhí)行指令我們是可以閱讀的,即javap -c xxx宿礁。上述獲取執(zhí)行指令的過(guò)程覺(jué)得麻煩案铺,這里推薦idea中的一個(gè)插件:jclasslib Bytecode Viewer(文末有使用說(shuō)明蔬芥,很簡(jiǎn)單很方便)梆靖。這里我貼出相關(guān)代碼的執(zhí)行指令控汉,我們一起看下:

沒(méi)有優(yōu)化時(shí)的代碼對(duì)應(yīng)的JVM執(zhí)行指令:

......省略一些無(wú)關(guān)指令
190 aload 6
192 invokevirtual #25 <com/demo/StrategyContentDO.getCategoryId : ()Ljava/lang/Integer;>
195 astore 7
197 aload 6
199 invokevirtual #26 <com/demo/StrategyContentDO.getBrandId : ()Ljava/lang/Integer;>
202 invokestatic #27 <java/util/Objects.isNull : (Ljava/lang/Object;)Z>
205 ifeq 212 (+7)
208 iconst_0
209 goto 220 (+11)
212 aload 6
214 invokevirtual #26 <com/demo/StrategyContentDO.getBrandId : ()Ljava/lang/Integer;>
217 invokevirtual #28 <java/lang/Integer.intValue : ()I>
220 invokestatic #4 <java/lang/Integer.valueOf : (I)Ljava/lang/Integer;>
223 astore 8
225 aload 4
227 aload 6
229 aload 7
231 aload 8
233 invokestatic #29 <com/demo/Foo.doCheck4Busi : (Ljava/util/Set;Lcom/demo/StrategyContentDO;Ljava/lang/Integer;Ljava/lang/Integer;)V>
236 goto 168 (-68)
239 return

從上述指令集中可以清晰的看到代碼的執(zhí)行過(guò)程:
JVM執(zhí)行指令的流程.png

從代碼的運(yùn)行指令中我們看到,這段代碼:

Integer brandId = Objects.isNull(content.getBrandId()) ? 0 : content.getBrandId();

當(dāng)字段brandId等于null時(shí)返吻,基本類型0需要裝箱姑子,不為null時(shí),代碼的執(zhí)行要先拆箱再裝箱测僵。

那怎么優(yōu)化呢街佑?也很簡(jiǎn)單,我們保持三目運(yùn)算符中字段類型一致即可(避免頻繁裝拆箱)捍靠,代碼處理如下:

//緩存的Integer常量
public static final Integer INTEGER_ZERO = 0;
三目運(yùn)算符中保持類型一致.png

優(yōu)化后Java代碼對(duì)應(yīng)的JVM執(zhí)行指令集:

......省略一些無(wú)關(guān)的指令
190 aload 6
192 invokevirtual #25 <com/demo/StrategyContentDO.getCategoryId : ()Ljava/lang/Integer;>
195 astore 7
197 aload 6
199 invokevirtual #26 <com/demo/StrategyContentDO.getBrandId : ()Ljava/lang/Integer;>
202 invokestatic #27 <java/util/Objects.isNull : (Ljava/lang/Object;)Z>
205 ifeq 214 (+9)
208 getstatic #28 <com/demo/Foo.INTEGER_ZERO : Ljava/lang/Integer;>
211 goto 219 (+8)
214 aload 6
216 invokevirtual #26 <com/demo/StrategyContentDO.getBrandId : ()Ljava/lang/Integer;>
219 astore 8
221 aload 4
223 aload 6
225 aload 7
227 aload 8
229 invokestatic #29 <com/demo/Foo.doCheck4Busi : (Ljava/util/Set;Lcom/demo/StrategyContentDO;Ljava/lang/Integer;Ljava/lang/Integer;)V>
232 goto 168 (-64)
235 return
指令中沒(méi)有裝箱拆箱指令了.png

從優(yōu)化后的指令中可以看出沐旨,三目運(yùn)算符沒(méi)有裝拆箱的指令了,減少了JVM要執(zhí)行的指令數(shù)榨婆,也就減小了系統(tǒng)的執(zhí)行時(shí)間磁携,這實(shí)際上就是所謂的性能優(yōu)化中的指令層優(yōu)化

后記

性能優(yōu)化不是銀彈良风,這世界上不存在一種萬(wàn)能的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)去高性能的存谊迄、取任何類型的數(shù)據(jù),也不存在一種萬(wàn)能的性能優(yōu)化方法去優(yōu)化所有的性能問(wèn)題烟央。緩存统诺、接口內(nèi)部處理并發(fā)化,外部調(diào)用異步化疑俭、合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)粮呢、合理的代碼處理(預(yù)熱、空間換時(shí)間等钞艇,而不是全部甩給JVM)等等等等鬼贱,都是影響性能的因素。指令級(jí)別的優(yōu)化實(shí)際上到處都有香璃,如Spring框架这难、Mybatis框架等等,有時(shí)候只是我們不了解葡秒,所以看到了也不認(rèn)識(shí)姻乓,也就不知道了。所以有時(shí)候刷劇的時(shí)間偶爾了解些”無(wú)用的東西“眯牧,對(duì)自己的技術(shù)之路或許會(huì)有意想不到的收獲蹋岩。
OK,咱們回聊~

jclasslib Bytecode Viewer插件使用說(shuō)明:

1.安裝插件
008650e0222a3151476f6d84e63b7b8.png

2.rebuild項(xiàng)目
e52d58a0033ad82522f84a15454649f.png

3.選中java文件学少,生成指令集
f7d91ebb41e150d220bef810d67f994.png

4.查看指令集
e0ed197789ecb8436ef5ae13a38d39a.png

自己可以多嘗試剪个,多看,多理解慢慢就會(huì)了

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