前言
在實(shí)際中，java程序中的對(duì)象或許 本身就是逃逸 的，或許因?yàn)?方法內(nèi)聯(lián)不夠徹底 而被即時(shí)編譯器 當(dāng)成是逃逸 的，這兩種情況都將
導(dǎo)致即時(shí)編譯器 無法進(jìn)行標(biāo)量替換 ，這時(shí)，針對(duì)對(duì)象字段訪問的優(yōu)化顯得更為重要。
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static int bar(foo o, int x) { o.a = x; return o.a;} |
- 對(duì)象o是傳入?yún)?shù)， 不屬于逃逸分析的范圍 （jvm中的逃逸分析針對(duì)的是 新建對(duì)象 ）
- 該方法會(huì)將所傳入的int型參數(shù)x的值存儲(chǔ)至實(shí)例字段foo.a中，然后再讀取并返回同一字段的值
- 這段代碼涉及 兩次 內(nèi)存訪問操作：存儲(chǔ)和讀取實(shí)例字段foo.a
- 代碼可以手工優(yōu)化成如下
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static int bar(foo o, int x) { o.a = x; return x;} |
即時(shí)編譯器也能作出類似的 自動(dòng)優(yōu)化
字段讀取優(yōu)化
即時(shí)編譯器會(huì)優(yōu)化 實(shí)例字段 和 靜態(tài)字段 的訪問，以 減少總的內(nèi)存訪問次數(shù)
即時(shí)編譯器將 沿著控制流 ，緩存各個(gè)字段 存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn) 將要存儲(chǔ)的值，或者字段 讀取節(jié)點(diǎn) 所得到的值
- 當(dāng)即時(shí)編譯器 遇到對(duì)同一字段的讀取節(jié)點(diǎn) 時(shí)，如果緩存值還沒有失效，那么將讀取節(jié)點(diǎn) 替換 為該緩存值
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當(dāng)即時(shí)編譯器 遇到對(duì)同一字段的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn) 時(shí)，會(huì) 更新 所緩存的值
- 當(dāng)即時(shí)編譯器遇到 可能更新 字段的節(jié)點(diǎn)時(shí)，它會(huì)采取 保守 的策略， 舍棄所有的緩存值
- 方法調(diào)用節(jié)點(diǎn) ：在即時(shí)編譯器看來，方法調(diào)用會(huì)執(zhí)行 未知代碼
- 內(nèi)存屏障節(jié)點(diǎn) ：其他線程可能異步更新了字段
樣例1
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static int bar(foo o, int x) { int y = o.a + x; return o.a + y;} |
實(shí)例字段foo.a被讀取兩次，即時(shí)編譯器會(huì)將第一次讀取的值緩存起來，并且 替換 第二次的字段讀取操作，以 節(jié)省 一次內(nèi)存訪問
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static int bar(foo o, int x) { int t = o.a; int y = t + x; return t + y;} |
樣例2
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static int bar(foo o, int x) { o.a = 1; if (o.a >= 0) return x; else return -x;} |
字段讀取節(jié)點(diǎn)被替換成一個(gè) 常量 ，進(jìn)一步觸發(fā)更多的優(yōu)化
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static int bar(foo o, int x) { o.a = 1; return x;} |
樣例3
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class foo { boolean a; void bar() { a = true; while (a) {} } void whatever() { a = false; }} |
即時(shí)編譯器會(huì)將while循環(huán)中讀取實(shí)例字段a的操作 直接替換為常量true
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void bar() { a = true; while (true) {}}// 生成的機(jī)器碼將陷入這一死循環(huán)中0x066b: mov r11,qword ptr [r15+0x70] // 安全點(diǎn)測試0x066f: test dword ptr [r11],eax // 安全點(diǎn)測試0x0672: jmp 0x066b // while (true) |
1、可以通過 volatile 關(guān)鍵字標(biāo)記實(shí)例字段a，以 強(qiáng)制 對(duì)a的讀取
2、實(shí)際上，即時(shí)編譯器將 在volatile字段訪問前后插入內(nèi)存屏障節(jié)點(diǎn)
- 這些 內(nèi)存屏障節(jié)點(diǎn) 將 阻止 即時(shí)編譯器 將屏障之前所緩存的值用于屏障之后的讀取節(jié)點(diǎn)之上
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在x86_64平臺(tái)上，volatile字段讀取前后的內(nèi)存屏障都是no-op
- 在 即時(shí)編譯過程中的屏障節(jié)點(diǎn) ，還是會(huì) 阻止即時(shí)編譯器的字段讀取優(yōu)化
- 強(qiáng)制在循環(huán)中使用 內(nèi)存讀取指令 訪問實(shí)例字段foo.a的最新值
3、同理， 加解鎖操作同樣也會(huì)阻止即時(shí)編譯器的字段讀取優(yōu)化
字段存儲(chǔ)優(yōu)化
如果一個(gè)字段先后被存儲(chǔ)了兩次，而且這 兩次存儲(chǔ)之間沒有對(duì)第一次存儲(chǔ)內(nèi)容讀取 ，那么即時(shí)編譯器將 消除 第一個(gè)字段存儲(chǔ)
樣例1
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class foo { int a = 0; void bar() { a = 1; a = 2; }} |
即時(shí)編譯器將消除bar方法的冗余存儲(chǔ)
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void bar() { a = 2;} |
樣例2
即便在某個(gè)字段的兩個(gè)存儲(chǔ)操作之間讀取該字段，即時(shí)編譯器也可能在 字段讀取優(yōu)化 的幫助下，將第一個(gè)存儲(chǔ)操作當(dāng)作 冗余存儲(chǔ)
場景：例如兩個(gè)存儲(chǔ)操作之間隔著許多代碼，又或者因?yàn)?方法內(nèi)聯(lián) 的原因，將兩個(gè)存儲(chǔ)操作納入到同一編譯單元里（如構(gòu)造器中字段的初始化以及隨后的更新）
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class foo { int a = 0; void bar() { a = 1; int t = a; a = t + 2; }}// 優(yōu)化為class foo { int a = 0; void bar() { a = 1; int t = 1; a = t + 2; }}// 進(jìn)一步優(yōu)化為class foo { int a = 0; void bar() { a = 3; }} |
如果所存儲(chǔ)的字段被標(biāo)記為 volatile ，那么即時(shí)編譯器也 不能消除冗余存儲(chǔ)
死代碼消除
樣例1
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int bar(int x, int y) { int t = x*y; t = x+y; return t;} |
沒有節(jié)點(diǎn)依賴于t的第一個(gè)值 x*y ，因此該乘法運(yùn)算將被消除
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int bar(int x, int y) { return x+y;} |
樣例2
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int bar(boolean f, int x, int y) { int t = x*y; if (f) t = x+y; return t;} |
部分程序路徑上有冗余存儲(chǔ)（f=true），該路徑上的乘法運(yùn)算將會(huì)被消除
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int bar(boolean f, int x, int y) { int t; if (f) t = x+y; else t = x*y; return t;} |
樣例3
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int bar(int x) { if (false) return x; else return -x;} |
不可達(dá)分支指的是任何程序路徑都不可達(dá)到的分支，即時(shí)編譯器將 消除不可達(dá)分支
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int bar(int x) { return -x;} |
總結(jié)
以上就是這篇文章的全部內(nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，如果有疑問大家可以留言交流，謝謝大家對(duì)服務(wù)器之家的支持。
原文鏈接：http://zhongmingmao.me/2019/01/06/jvm-advanced-optimization-filed-access/
