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标题: 【上海校区】请不要再说 Java 中 final 方法比非 final 性能更... [打印本页]

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作者: 不二晨    时间: 2018-8-8 11:05
标题: 【上海校区】请不要再说 Java 中 final 方法比非 final 性能更...
无继承有 static 修饰static final// 生成随机数字和字母,public static final String getStringRandomFinal(int length) {    String val = "";    Random random = new Random();    // 参数length，表示生成几位随机数    for (int i = 0; i < length; i++) {        String charOrNum = random.nextInt(2) % 2 == 0 ? "char" : "num";        // 输出字母还是数字        if ("char".equalsIgnoreCase(charOrNum)) {            // 输出是大写字母还是小写字母            // int temp = random.nextInt(2) % 2 == 0 ? 65 : 97;            val += (char) (random.nextInt(26) + 97);        } else if ("num".equalsIgnoreCase(charOrNum)) {            val += String.valueOf(random.nextInt(10));        }    }    return val;}static 非 final// 生成随机数字和字母,public static String getStringRandom(int length) {    String val = "";    Random random = new Random();    // 参数length，表示生成几位随机数    for (int i = 0; i < length; i++) {        String charOrNum = random.nextInt(2) % 2 == 0 ? "char" : "num";        // 输出字母还是数字        if ("char".equalsIgnoreCase(charOrNum)) {            // 输出是大写字母还是小写字母            // int temp = random.nextInt(2) % 2 == 0 ? 65 : 97;            val += (char) (random.nextInt(26) + 97);        } else if ("num".equalsIgnoreCase(charOrNum)) {            val += String.valueOf(random.nextInt(10));        }    }    return val;}结果

这里使用了 OpenJDK 的 JMH 基准测试工具来测试的，结果如下:

# JMH 1.4.1 (released 903 days ago, please consider updating!)# VM invoker: /srv/jdk1.8.0_92/jre/bin/java# VM options: <none># Warmup: 20 iterations, 1 s each# Measurement: 20 iterations, 1 s each# Timeout: 10 min per iteration# Threads: 1 thread, will synchronize iterations# Benchmark mode: Throughput, ops/time# Benchmark: org.agoncal.sample.jmh.Main.benchmark中间忽略了预热及测试过程，这里只显示结果Result: 206924.113 ±(99.9%) 7746.446 ops/s [Average]  Statistics: (min, avg, max) = (132107.466, 206924.113, 267265.397), stdev = 32798.937  Confidence interval (99.9%): [199177.667, 214670.559]# JMH 1.4.1 (released 903 days ago, please consider updating!)# VM invoker: /srv/jdk1.8.0_92/jre/bin/java# VM options: <none># Warmup: 20 iterations, 1 s each# Measurement: 20 iterations, 1 s each# Timeout: 10 min per iteration# Threads: 1 thread, will synchronize iterations# Benchmark mode: Throughput, ops/time# Benchmark: org.agoncal.sample.jmh.Main.benchmarkFinal中间忽略了预热及测试过程，这里只显示结果Result: 210111.568 ±(99.9%) 8486.176 ops/s [Average]  Statistics: (min, avg, max) = (133813.368, 210111.568, 267525.228), stdev = 35931.001  Confidence interval (99.9%): [201625.392, 218597.744]# Run complete. Total time: 00:13:54Benchmark                       Mode  Samples       Score      Error  Unitso.a.s.j.Main.benchmark         thrpt      200  206924.113 ± 7746.446  ops/so.a.s.j.Main.benchmarkFinal    thrpt      200  210111.568 ± 8486.176  ops/s

总结：你说final的性能比非final有没有提升呢？可以说有，但几乎可以忽略不计。如果单纯地追求性能，而将所有的方法修改为 final 的话，我认为这样子是不可取的。而且这性能的差别，远远也没有网上有些人说的提升 50% 这么恐怖（有可能他们使用的是10年前的JVM来测试的吧^_^，比如 《35+ 个 Java 代码性能优化总结》这篇文章。雷总：不服？咱们来跑个分！）

分析字节码级别的差别

StringKit.java
StringKitFinal.java

它们在字节码上的差别:

[18:52:08] emacsist:target $ diff /tmp/stringkit.log /tmp/stringkit-final.log1,5c1,5< Classfile /Users/emacsist/Documents/idea/logging/target/classes/org/agoncal/sample/jmh/StringKit.class<   Last modified 2017-6-15; size 1098 bytes<   MD5 checksum fe1ccdde26107e4037afc54c780f2c95<   Compiled from "StringKit.java"< public class org.agoncal.sample.jmh.StringKit---> Classfile /Users/emacsist/Documents/idea/logging/target/classes/org/agoncal/sample/jmh/StringKitFinal.class>   Last modified 2017-6-15; size 1118 bytes>   MD5 checksum 410f8bf0eb723b794e4754c6eb8b9829>   Compiled from "StringKitFinal.java"> public class org.agoncal.sample.jmh.StringKitFinal24c24<   #15 = Class              #52            // org/agoncal/sample/jmh/StringKit--->   #15 = Class              #52            // org/agoncal/sample/jmh/StringKitFinal32,33c32,33<   #23 = Utf8               Lorg/agoncal/sample/jmh/StringKit;<   #24 = Utf8               getStringRandom--->   #23 = Utf8               Lorg/agoncal/sample/jmh/StringKitFinal;>   #24 = Utf8               getStringRandomFinal47c47<   #38 = Utf8               StringKit.java--->   #38 = Utf8               StringKitFinal.java61c61<   #52 = Utf8               org/agoncal/sample/jmh/StringKit--->   #52 = Utf8               org/agoncal/sample/jmh/StringKitFinal75c75<   public org.agoncal.sample.jmh.StringKit();--->   public org.agoncal.sample.jmh.StringKitFinal();87c87<             0       5     0  this   Lorg/agoncal/sample/jmh/StringKit;--->             0       5     0  this   Lorg/agoncal/sample/jmh/StringKitFinal;89c89<   public static java.lang.String getStringRandom(int);--->   public static final java.lang.String getStringRandomFinal(int);91c91<     flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC--->     flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC, ACC_FINAL187c187< SourceFile: "StringKit.java"---> SourceFile: "StringKitFinal.java"

可以看到除了方法名和方法修饰符不同之外，其他的没有什么区别了。

在调用者上面的字节码差别public void benchmark();  descriptor: ()V  flags: ACC_PUBLIC  Code:    stack=1, locals=1, args_size=1       0: bipush        32       2: invokestatic  #2                  // Method org/agoncal/sample/jmh/StringKit.getStringRandom:(I)Ljava/lang/String;       5: pop       6: return    LineNumberTable:      line 21: 0      line 22: 6    LocalVariableTable:      Start  Length  Slot  Name   Signature          0       7     0  this   Lorg/agoncal/sample/jmh/Main;  RuntimeVisibleAnnotations:    0: #26()public void benchmarkFinal();  descriptor: ()V  flags: ACC_PUBLIC  Code:    stack=1, locals=1, args_size=1       0: bipush        32       2: invokestatic  #3                  // Method org/agoncal/sample/jmh/StringKitFinal.getStringRandomFinal:(I)Ljava/lang/String;       5: pop       6: return    LineNumberTable:      line 26: 0      line 27: 6    LocalVariableTable:      Start  Length  Slot  Name   Signature          0       7     0  this   Lorg/agoncal/sample/jmh/Main;  RuntimeVisibleAnnotations:    0: #26()

可以看到，它们在调用者上面的字节码也没有什么区别，只是方法名不一样之外。

对于 JVM 来说，它是只认字节码的，既然字节码除了方法名和修饰符一样，其他都一样，那就可以大概推测它们的性能几乎可以忽略不计了。因为调用 static final 和 static 非 final 的JVM指令是一样。

无 static 修饰

方法体是一样的，只是将它们删除了 static 的修饰。

结果# JMH version: 1.19# VM version: JDK 1.8.0_92, VM 25.92-b14# VM invoker: /srv/jdk1.8.0_92/jre/bin/java# VM options: <none># Warmup: 20 iterations, 1 s each# Measurement: 20 iterations, 1 s each# Timeout: 10 min per iteration# Threads: 1 thread, will synchronize iterations# Benchmark mode: Throughput, ops/time# Benchmark: org.agoncal.sample.jmh.Main.benchmark中间忽略了预热及测试过程，这里只显示结果Result "org.agoncal.sample.jmh.Main.benchmark":  201306.770 ±(99.9%) 8184.423 ops/s [Average]  (min, avg, max) = (131889.934, 201306.770, 259928.172), stdev = 34653.361  CI (99.9%): [193122.347, 209491.193] (assumes normal distribution)# JMH version: 1.19# VM version: JDK 1.8.0_92, VM 25.92-b14# VM invoker: /srv/jdk1.8.0_92/jre/bin/java# VM options: <none># Warmup: 20 iterations, 1 s each# Measurement: 20 iterations, 1 s each# Timeout: 10 min per iteration# Threads: 1 thread, will synchronize iterations# Benchmark mode: Throughput, ops/time# Benchmark: org.agoncal.sample.jmh.Main.benchmarkFinal中间忽略了预热及测试过程，这里只显示结果Result "org.agoncal.sample.jmh.Main.benchmarkFinal":  196871.022 ±(99.9%) 8595.719 ops/s [Average]  (min, avg, max) = (131182.268, 196871.022, 265522.769), stdev = 36394.814  CI (99.9%): [188275.302, 205466.741] (assumes normal distribution)# Run complete. Total time: 00:13:35Benchmark             Mode  Cnt       Score      Error  UnitsMain.benchmark       thrpt  200  201306.770 ± 8184.423  ops/sMain.benchmarkFinal  thrpt  200  196871.022 ± 8595.719  ops/s分析字节码级别的差别[19:20:17] emacsist:target $ diff /tmp/stringkit.log /tmp/stringkit-final.log1,5c1,5< Classfile /Users/emacsist/Documents/idea/logging/target/classes/org/agoncal/sample/jmh/StringKit.class<   Last modified 2017-6-15; size 1110 bytes<   MD5 checksum f61144e86f7c17dc5d5f2b2d35fac36d<   Compiled from "StringKit.java"< public class org.agoncal.sample.jmh.StringKit---> Classfile /Users/emacsist/Documents/idea/logging/target/classes/org/agoncal/sample/jmh/StringKitFinal.class>   Last modified 2017-6-15; size 1130 bytes>   MD5 checksum 15ce17ee17fdb5f4721f0921977b1e69>   Compiled from "StringKitFinal.java"> public class org.agoncal.sample.jmh.StringKitFinal24c24<   #15 = Class              #52            // org/agoncal/sample/jmh/StringKit--->   #15 = Class              #52            // org/agoncal/sample/jmh/StringKitFinal32,33c32,33<   #23 = Utf8               Lorg/agoncal/sample/jmh/StringKit;<   #24 = Utf8               getStringRandom--->   #23 = Utf8               Lorg/agoncal/sample/jmh/StringKitFinal;>   #24 = Utf8               getStringRandomFinal47c47<   #38 = Utf8               StringKit.java--->   #38 = Utf8               StringKitFinal.java61c61<   #52 = Utf8               org/agoncal/sample/jmh/StringKit--->   #52 = Utf8               org/agoncal/sample/jmh/StringKitFinal75c75<   public org.agoncal.sample.jmh.StringKit();--->   public org.agoncal.sample.jmh.StringKitFinal();87c87<             0       5     0  this   Lorg/agoncal/sample/jmh/StringKit;--->             0       5     0  this   Lorg/agoncal/sample/jmh/StringKitFinal;89c89<   public java.lang.String getStringRandom(int);--->   public final java.lang.String getStringRandomFinal(int);91c91<     flags: ACC_PUBLIC--->     flags: ACC_PUBLIC, ACC_FINAL169c169<             0     125     0  this   Lorg/agoncal/sample/jmh/StringKit;--->             0     125     0  this   Lorg/agoncal/sample/jmh/StringKitFinal;188c188< SourceFile: "StringKit.java"---> SourceFile: "StringKitFinal.java"

可以看到，字节码上除了名字和 final 修饰符差别外，其余的是一样的。

在调用者上面的字节码差别public void benchmark();  descriptor: ()V  flags: ACC_PUBLIC  Code:    stack=2, locals=1, args_size=1       0: new           #2                  // class org/agoncal/sample/jmh/StringKit       3: dup       4: invokespecial #3                  // Method org/agoncal/sample/jmh/StringKit."<init>":()V       7: bipush        32       9: invokevirtual #4                  // Method org/agoncal/sample/jmh/StringKit.getStringRandom:(I)Ljava/lang/String;      12: pop      13: return    LineNumberTable:      line 21: 0      line 22: 13    LocalVariableTable:      Start  Length  Slot  Name   Signature          0      14     0  this   Lorg/agoncal/sample/jmh/Main;  RuntimeVisibleAnnotations:    0: #30()public void benchmarkFinal();  descriptor: ()V  flags: ACC_PUBLIC  Code:    stack=2, locals=1, args_size=1       0: new           #5                  // class org/agoncal/sample/jmh/StringKitFinal       3: dup       4: invokespecial #6                  // Method org/agoncal/sample/jmh/StringKitFinal."<init>":()V       7: bipush        32       9: invokevirtual #7                  // Method org/agoncal/sample/jmh/StringKitFinal.getStringRandomFinal:(I)Ljava/lang/String;      12: pop      13: return    LineNumberTable:      line 26: 0      line 27: 13    LocalVariableTable:      Start  Length  Slot  Name   Signature          0      14     0  this   Lorg/agoncal/sample/jmh/Main;  RuntimeVisibleAnnotations:    0: #30()

可以看到，它们除了名字不同之外，其他的JVM指令都是一样的。

总结

对于是否有 final 修饰的方法，对性能的影响可以忽略不计。因为它们生成的字节码除了 flags 标志位是否有 final 修饰不同之外，其他所有的JVM指令，都是一样的（对于方法本身，以及调用者本身的字节码都一样）。对于JVM来说，它执行的就是字节码，如果字节码都一样的话，那对于JVM来说，它就是同一样东西的了。

有继承无 final 修饰package org.agoncal.sample.jmh;import java.util.Random;/** * Created by emacsist on 2017/6/15. */public abstract class StringKitAbs {    // 生成随机数字和字母,    public String getStringRandom(int length) {        String val = "";        Random random = new Random();        // 参数length，表示生成几位随机数        for (int i = 0; i < length; i++) {            String charOrNum = random.nextInt(2) % 2 == 0 ? "char" : "num";            // 输出字母还是数字            if ("char".equalsIgnoreCase(charOrNum)) {                // 输出是大写字母还是小写字母                // int temp = random.nextInt(2) % 2 == 0 ? 65 : 97;                val += (char) (random.nextInt(26) + 97);            } else if ("num".equalsIgnoreCase(charOrNum)) {                val += String.valueOf(random.nextInt(10));            }        }        return val;    }}有 final 修饰package org.agoncal.sample.jmh;import java.util.Random;/** * Created by emacsist on 2017/6/15. */public abstract class StringKitAbsFinal {    // 生成随机数字和字母,    public final String getStringRandomFinal(int length) {        String val = "";        Random random = new Random();        // 参数length，表示生成几位随机数        for (int i = 0; i < length; i++) {            String charOrNum = random.nextInt(2) % 2 == 0 ? "char" : "num";            // 输出字母还是数字            if ("char".equalsIgnoreCase(charOrNum)) {                // 输出是大写字母还是小写字母                // int temp = random.nextInt(2) % 2 == 0 ? 65 : 97;                val += (char) (random.nextInt(26) + 97);            } else if ("num".equalsIgnoreCase(charOrNum)) {                val += String.valueOf(random.nextInt(10));            }        }        return val;    }}测试代码

写一个类来继承上面的抽象类，以此来测试在继承中 final 有否对多态中的影响

package org.agoncal.sample.jmh;/** * Created by emacsist on 2017/6/15. */public class StringKitFinal extends StringKitAbsFinal {}package org.agoncal.sample.jmh;/** * Created by emacsist on 2017/6/15. */public class StringKit extends StringKitAbs {}

然后在基准测试中:

@Benchmarkpublic void benchmark() {    new StringKit().getStringRandom(32);}@Benchmarkpublic void benchmarkFinal() {    new StringKitFinal().getStringRandomFinal(32);}测试结果

非 final 结果

# JMH version: 1.19# VM version: JDK 1.8.0_92, VM 25.92-b14# VM invoker: /srv/jdk1.8.0_92/jre/bin/java# VM options: <none># Warmup: 20 iterations, 1 s each# Measurement: 20 iterations, 1 s each# Timeout: 10 min per iteration# Threads: 1 thread, will synchronize iterations# Benchmark mode: Throughput, ops/time# Benchmark: org.agoncal.sample.jmh.Main.benchmark中间忽略了预热及测试过程Result "org.agoncal.sample.jmh.Main.benchmark":  213462.677 ±(99.9%) 8670.164 ops/s [Average]  (min, avg, max) = (135751.428, 213462.677, 264182.887), stdev = 36710.017  CI (99.9%): [204792.513, 222132.841] (assumes normal distribution)

有 final 结果

# JMH version: 1.19# VM version: JDK 1.8.0_92, VM 25.92-b14# VM invoker: /srv/jdk1.8.0_92/jre/bin/java# VM options: <none># Warmup: 20 iterations, 1 s each# Measurement: 20 iterations, 1 s each# Timeout: 10 min per iteration# Threads: 1 thread, will synchronize iterations# Benchmark mode: Throughput, ops/time# Benchmark: org.agoncal.sample.jmh.Main.benchmarkFinal中间忽略了预热及测试过程Result "org.agoncal.sample.jmh.Main.benchmarkFinal":  213684.585 ±(99.9%) 8571.512 ops/s [Average]  (min, avg, max) = (133472.162, 213684.585, 267742.236), stdev = 36292.318  CI (99.9%): [205113.073, 222256.097] (assumes normal distribution)

总对比

# Run complete. Total time: 00:13:35Benchmark             Mode  Cnt       Score      Error  UnitsMain.benchmark       thrpt  200  213462.677 ± 8670.164  ops/sMain.benchmarkFinal  thrpt  200  213684.585 ± 8571.512  ops/s它们字节码的区别[12:12:19] emacsist:classes $ diff /tmp/StringKit.log /tmp/StringKitFinal.log1,5c1,5< Classfile /Users/emacsist/Documents/idea/logging/target/classes/org/agoncal/sample/jmh/StringKit.class<   Last modified 2017-6-16; size 317 bytes<   MD5 checksum 7f9b024adc7f39345215e3e8490cafe4<   Compiled from "StringKit.java"< public class org.agoncal.sample.jmh.StringKit extends org.agoncal.sample.jmh.StringKitAbs---> Classfile /Users/emacsist/Documents/idea/logging/target/classes/org/agoncal/sample/jmh/StringKitFinal.class>   Last modified 2017-6-16; size 337 bytes>   MD5 checksum f54eadc79a90675d97e95f766ef88a87>   Compiled from "StringKitFinal.java"> public class org.agoncal.sample.jmh.StringKitFinal extends org.agoncal.sample.jmh.StringKitAbsFinal10,12c10,12<    #1 = Methodref          #3.#13         // org/agoncal/sample/jmh/StringKitAbs."<init>":()V<    #2 = Class              #14            // org/agoncal/sample/jmh/StringKit<    #3 = Class              #15            // org/agoncal/sample/jmh/StringKitAbs--->    #1 = Methodref          #3.#13         // org/agoncal/sample/jmh/StringKitAbsFinal."<init>":()V>    #2 = Class              #14            // org/agoncal/sample/jmh/StringKitFinal>    #3 = Class              #15            // org/agoncal/sample/jmh/StringKitAbsFinal19c19<   #10 = Utf8               Lorg/agoncal/sample/jmh/StringKit;--->   #10 = Utf8               Lorg/agoncal/sample/jmh/StringKitFinal;21c21<   #12 = Utf8               StringKit.java--->   #12 = Utf8               StringKitFinal.java23,24c23,24<   #14 = Utf8               org/agoncal/sample/jmh/StringKit<   #15 = Utf8               org/agoncal/sample/jmh/StringKitAbs--->   #14 = Utf8               org/agoncal/sample/jmh/StringKitFinal>   #15 = Utf8               org/agoncal/sample/jmh/StringKitAbsFinal26c26<   public org.agoncal.sample.jmh.StringKit();--->   public org.agoncal.sample.jmh.StringKitFinal();32c32<          1: invokespecial #1                  // Method org/agoncal/sample/jmh/StringKitAbs."<init>":()V--->          1: invokespecial #1                  // Method org/agoncal/sample/jmh/StringKitAbsFinal."<init>":()V38c38<             0       5     0  this   Lorg/agoncal/sample/jmh/StringKit;--->             0       5     0  this   Lorg/agoncal/sample/jmh/StringKitFinal;40c40< SourceFile: "StringKit.java"---> SourceFile: "StringKitFinal.java"

可以看到，除了它们的方法签名和方法名字不同之外其他的都是一样的，包括JVM调用指令也完全是一样的。

总结

可以看到它们几乎是一样的。

总结

基于上面的基准测试结论，我认为滥用或刻意为了所谓的提升性能，而去为每一个方法尽可能添加 final 的关键字是不可取的。使用 final ，更多的应该是根据Java对 final 的语义来定义，而不是只想着为了提升性能（而且这影响可以忽略不计）而刻意用 final.

使用 final 的情况:

final 变量: 表示只读（只初始化一次，但可多次读取）
final 方法：表示子类不可以重写。（网上认为 final 比非 final 快，就是认为它是在编译的时候已经静态绑定了，不需要在运行时再动态绑定。这个可能以前的JVM上是正确的，但在现代的JVM上，这个可以认为没什么影响，至少我在基准测试里是这样子）
final 类： 它们不能被继承，而且final类的方法，默认也是 final 的。

【转载】http://www.codeceo.com/article/j ... al-performance.html

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作者: 不二晨    时间: 2018-8-9 17:41
奈斯

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作者: 小影姐姐    时间: 2018-8-13 10:34
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