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Java中的方法內(nèi)聯(lián)介紹

更新時(shí)間：2022年01月28日 14:08:18 作者：pedro7

大家好，本篇文章主要講的是Java中的方法內(nèi)聯(lián)介紹，感興趣的同學(xué)趕快來(lái)看一看吧，對(duì)你有幫助的話記得收藏一下

1. 什么是方法內(nèi)聯(lián)

例如有下面的原始代碼：

static class B {
    int value;
    final int get() {
        return value;
    }
}

public void foo() {
    y = b.get();
    // ...do stuff...
    z = b.get();
    sum = y + z;
}

我們首先要進(jìn)行的就是方法內(nèi)聯(lián)，主要有下面兩個(gè)目的：

去除方法調(diào)用的成本，如查找方法版本、建立棧幀。

為其他優(yōu)化建立良好基礎(chǔ)。

內(nèi)聯(lián)后代碼如下：

public void foo() {
    y = b.value;
    // ...do stuff...
    z = b.value;
    sum = y + z;
}

后續(xù)，還可以進(jìn)行冗余訪問(wèn)消除、復(fù)寫傳播、無(wú)用代碼消除等優(yōu)化操作。

2. 方法內(nèi)聯(lián)的重要性

方法內(nèi)聯(lián)是編譯器最重要的優(yōu)化手段，如果沒(méi)有內(nèi)聯(lián)，多數(shù)其他優(yōu)化都無(wú)法有效進(jìn)行。例如下面這個(gè)例子：

public static void foo(Object obj){
    if (obj != null) {
        System.out.println("do something");
    }
}

public static void testInline(String[] args) {
    Object obj = null;
    foo(obj);
}

testInline()方法里其實(shí)全都是無(wú)用的代碼，但是如果不做方法內(nèi)聯(lián)，就無(wú)法發(fā)現(xiàn)任何 Dead Code 的存在，因?yàn)榉珠_(kāi)看的話兩個(gè)方法里面的操作可能都有意義。

3. Java中方法內(nèi)聯(lián)的困難

在 JVM 中，只有非虛方法，也就是使用invokespecial指令調(diào)用的私有方法、實(shí)例構(gòu)造器、父類方法和使用invokestatic指令調(diào)用的靜態(tài)方法才會(huì)在編譯器進(jìn)行解析。

而其他虛方法被invokevirtual指令調(diào)用，在調(diào)用時(shí)必須進(jìn)行方法接收者的多態(tài)選擇。對(duì)于一個(gè)虛方法，編譯器靜態(tài)地去做內(nèi)聯(lián)的時(shí)候很難確定應(yīng)該使用哪個(gè)方法版本，這就造成了方法內(nèi)聯(lián)的困難。

繼承類型關(guān)系分析 CHA

首先，JVM 引入了一種名為類型繼承關(guān)系分析 CHA 的技術(shù)，這種技術(shù)用于在已加載的類中，確定某個(gè)接口是否有多于一種的實(shí)現(xiàn)、某個(gè)類是否存在子類、某個(gè)子類是否覆蓋了父類的某個(gè)虛方法等信息。

編譯器在進(jìn)行內(nèi)聯(lián)時(shí)會(huì)分不同情況采取不同處理：

如果是非虛方法，那么就直接進(jìn)行內(nèi)聯(lián)。

如果是虛方法，那么向 CHA 查詢是否有多個(gè)目標(biāo)版本可供選擇。

如果只有一個(gè)版本，就直接內(nèi)聯(lián)，稱為守護(hù)內(nèi)聯(lián)。但由于 Java 程序動(dòng)態(tài)連接，不知道什么時(shí)候就會(huì)加載到新的類型而改變 CHA 的結(jié)論，所以要留好逃生門，假如程序后續(xù)執(zhí)行中加載了導(dǎo)致繼承關(guān)系發(fā)生變化的新類，那么必須拋棄已經(jīng)編譯的代碼，退回到解釋狀態(tài)進(jìn)行執(zhí)行，或者重新編譯。

如果有多個(gè)版本可供選擇，那即時(shí)編譯器使用內(nèi)聯(lián)緩存來(lái)縮減方法調(diào)用的開(kāi)銷。內(nèi)聯(lián)緩存是一個(gè)建立在目標(biāo)方法正常入口之前的緩存。在未發(fā)生方法調(diào)用時(shí)，內(nèi)聯(lián)緩存為空。第一次調(diào)用發(fā)生后，緩存記錄下方法接收者的版本信息，并且在每次進(jìn)行調(diào)用前都檢查版本。

如果每次調(diào)用的方法接收者版本是一樣的，那稱為單態(tài)內(nèi)聯(lián)緩存，通過(guò)緩存來(lái)調(diào)用，相比不內(nèi)聯(lián)只多了一次類型判斷的開(kāi)銷。如果出現(xiàn)方法接收者不一致的情況，就退化為超多態(tài)內(nèi)聯(lián)緩存，開(kāi)銷相當(dāng)于真正查找虛方法表來(lái)進(jìn)行方法分派。當(dāng)緩存未命中的時(shí)候，大多數(shù)JVM的實(shí)現(xiàn)時(shí)退化成超多態(tài)內(nèi)聯(lián)緩存，也有一些JVM選擇重寫單態(tài)內(nèi)聯(lián)緩存，就是更新緩存為新的版本。這樣做的好處是以后還可能會(huì)命中，壞處是可能白白浪費(fèi)一個(gè)寫的開(kāi)銷。