Lors de l'écriture d'une réponse à une autre question, j'ai remarqué une étrange frontière de cas pour JIT optimisation.
Le programme suivant n'est pas un "Microbenchmark" et pas destiné à mesurer de manière fiable un temps d'exécution (comme indiqué dans la réponse à l'autre question). C'est uniquement considéré comme un MCVE de reproduire le problème:
class MissedLoopOptimization
{
public static void main(String args[])
{
for (int j=0; j<3; j++)
{
for (int i=0; i<5; i++)
{
long before = System.nanoTime();
runWithMaxValue();
long after = System.nanoTime();
System.out.println("With MAX_VALUE : "+(after-before)/1e6);
}
for (int i=0; i<5; i++)
{
long before = System.nanoTime();
runWithMaxValueMinusOne();
long after = System.nanoTime();
System.out.println("With MAX_VALUE-1 : "+(after-before)/1e6);
}
}
}
private static void runWithMaxValue()
{
final int n = Integer.MAX_VALUE;
int i = 0;
while (i++ < n) {}
}
private static void runWithMaxValueMinusOne()
{
final int n = Integer.MAX_VALUE-1;
int i = 0;
while (i++ < n) {}
}
}
Essentiellement, il s'exécute de la même boucle, while (i++ < n){}, où la limite n est une fois mis à l' Integer.MAX_VALUE, et une fois à l' Integer.MAX_VALUE-1.
Lors de l'exécution de ce sur Win7/64 avec JDK 1.7.0_21 et
java -server MissedLoopOptimization
le moment les résultats sont comme suit:
...
With MAX_VALUE : 1285.227081
With MAX_VALUE : 1274.36311
With MAX_VALUE : 1282.992203
With MAX_VALUE : 1292.88246
With MAX_VALUE : 1280.788994
With MAX_VALUE-1 : 6.96E-4
With MAX_VALUE-1 : 3.48E-4
With MAX_VALUE-1 : 0.0
With MAX_VALUE-1 : 0.0
With MAX_VALUE-1 : 3.48E-4
Évidemment, pour le cas d' MAX_VALUE-1, l'équipe fait ce qu'on pouvait attendre: Il détecte que la boucle est inutile, et élimine complètement. Cependant, il n'est pas de supprimer la boucle quand il est en cours d'exécution jusqu'à l' MAX_VALUE.
Cette observation est confirmée par un coup d'oeil à l'équipe commune d'enquête de l'assemblée de sortie lors du démarrage avec
java -server -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions -XX:+TraceClassLoading -XX:+LogCompilation -XX:+PrintAssembly MissedLoopOptimization
Le journal contient les éléments suivants de l'assemblée pour la méthode qui va jusqu'à MAX_VALUE:
Decoding compiled method 0x000000000254fa10:
Code:
[Entry Point]
[Verified Entry Point]
[Constants]
# {method} 'runWithMaxValue' '()V' in 'MissedLoopOptimization'
# [sp+0x20] (sp of caller)
0x000000000254fb40: sub $0x18,%rsp
0x000000000254fb47: mov %rbp,0x10(%rsp) ;*synchronization entry
; - MissedLoopOptimization::runWithMaxValue@-1 (line 29)
0x000000000254fb4c: mov $0x1,%r11d
0x000000000254fb52: jmp 0x000000000254fb63
0x000000000254fb54: nopl 0x0(%rax,%rax,1)
0x000000000254fb5c: data32 data32 xchg %ax,%ax
0x000000000254fb60: inc %r11d ; OopMap{off=35}
;*goto
; - MissedLoopOptimization::runWithMaxValue@11 (line 30)
0x000000000254fb63: test %eax,-0x241fb69(%rip) # 0x0000000000130000
;*goto
; - MissedLoopOptimization::runWithMaxValue@11 (line 30)
; {poll}
0x000000000254fb69: cmp $0x7fffffff,%r11d
0x000000000254fb70: jl 0x000000000254fb60 ;*if_icmpge
; - MissedLoopOptimization::runWithMaxValue@8 (line 30)
0x000000000254fb72: add $0x10,%rsp
0x000000000254fb76: pop %rbp
0x000000000254fb77: test %eax,-0x241fb7d(%rip) # 0x0000000000130000
; {poll_return}
0x000000000254fb7d: retq
0x000000000254fb7e: hlt
0x000000000254fb7f: hlt
[Exception Handler]
[Stub Code]
0x000000000254fb80: jmpq 0x000000000254e820 ; {no_reloc}
[Deopt Handler Code]
0x000000000254fb85: callq 0x000000000254fb8a
0x000000000254fb8a: subq $0x5,(%rsp)
0x000000000254fb8f: jmpq 0x0000000002528d00 ; {runtime_call}
0x000000000254fb94: hlt
0x000000000254fb95: hlt
0x000000000254fb96: hlt
0x000000000254fb97: hlt
On peut clairement voir la boucle, avec la comparaison d' 0x7fffffff et le saut de retour à la inc. En revanche, l'assemblée, pour le cas où il est en cours d'exécution jusqu'à l' MAX_VALUE-1:
Decoding compiled method 0x000000000254f650:
Code:
[Entry Point]
[Verified Entry Point]
[Constants]
# {method} 'runWithMaxValueMinusOne' '()V' in 'MissedLoopOptimization'
# [sp+0x20] (sp of caller)
0x000000000254f780: sub $0x18,%rsp
0x000000000254f787: mov %rbp,0x10(%rsp) ;*synchronization entry
; - MissedLoopOptimization::runWithMaxValueMinusOne@-1 (line 36)
0x000000000254f78c: add $0x10,%rsp
0x000000000254f790: pop %rbp
0x000000000254f791: test %eax,-0x241f797(%rip) # 0x0000000000130000
; {poll_return}
0x000000000254f797: retq
0x000000000254f798: hlt
0x000000000254f799: hlt
0x000000000254f79a: hlt
0x000000000254f79b: hlt
0x000000000254f79c: hlt
0x000000000254f79d: hlt
0x000000000254f79e: hlt
0x000000000254f79f: hlt
[Exception Handler]
[Stub Code]
0x000000000254f7a0: jmpq 0x000000000254e820 ; {no_reloc}
[Deopt Handler Code]
0x000000000254f7a5: callq 0x000000000254f7aa
0x000000000254f7aa: subq $0x5,(%rsp)
0x000000000254f7af: jmpq 0x0000000002528d00 ; {runtime_call}
0x000000000254f7b4: hlt
0x000000000254f7b5: hlt
0x000000000254f7b6: hlt
0x000000000254f7b7: hlt
Donc ma question est: Quel est si spécial à propos de l' Integer.MAX_VALUE qui empêche l'équipe de l'optimisation de la même manière comme il le fait pour d' Integer.MAX_VALUE-1? J'imagine que cela a à voir avec l' cmp instruction, qui est destiné à être signé de l'arithmétique, mais cela seul n'est pas vraiment une raison convaincante. Quelqu'un peut-il expliquer cela, et peut-être même donner un pointeur vers l'OpenJDK HotSpot code où ce cas est traité?
(Aparté: j'espère que la réponse sera également expliquer la différence de comportement entre i++ et ++i qui a été demandé dans la question, en supposant que la raison pour le manque d'optimisation est (évidemment) en fait causée par l' Integer.MAX_VALUE boucle de limite)
