如果您頻繁存取變量，就需要考慮從何處存取這些變量。變量是static變量，還是堆棧變量，或者是類的實例變量？變量的存儲位置對存取它的代碼的性能有明顯的影響？例如，請考慮下面這段代碼：
class StackVars
{
private int instVar;
private static int staticVar;
//存取堆棧變量
void stackAccess(int val)
{
int j=0;
for (int i=0; i<val; i++)
j += 1;
}
//存取類的實例變量
void instanceAccess(int val)
{
for (int i=0; i<val; i++)
instVar += 1;
}
//存取類的 static 變量
void staticAccess(int val)
{
for (int i=0; i<val; i++)
staticVar += 1;
}
} |
這段代碼中的每個方法都執行相同的循環，并反復相同的次數。唯一的不同是每個循環使一個不同類型的變量遞增。方法stackAccess使一個局部堆棧變量遞增，instanceAccess使類的一個實例變量遞增，而 staticAccess 使類的一個 static 變量遞增。
instanceAccess和staticAccess的執行時間基本相同。但是，stackAccess要快兩到三倍。存取堆棧變量如此快是因為，JVM存取堆棧變量比它存取static變量或類的實例變量執行的操作少。請看一下為這三個方法生成的字節碼：
Method void stackAccess(int)
0 iconst_0 //將 0 壓入堆棧。
1 istore_2 //彈出 0 并將它存儲在局部分變量表中索引為 2 的位置 (j)。
2 iconst_0 //壓入 0。
3 istore_3 //彈出 0 并將它存儲在局部變量表中索引為 3 的位置 (i)。
4 goto 13 //跳至位置 13。
7 iinc 2 1 //將存儲在索引 2 處的 j 加 1。
10 iinc 3 1 //將存儲在索引 3 處的 i 加 1。
13 iload_3 //壓入索引 3 處的值 (i)。
14 iload_1 //壓入索引 1 處的值 (val)。
15 if_icmplt 7 //彈出 i 和 val。如果 i 小于 val，則跳至位置 7。
18 return //返回調用方法。
Method void instanceAccess(int)
0 iconst_0 //將 0 壓入堆棧。
1 istore_2 //彈出 0 并將它存儲在局部變量表中索引為 2 的位置 (i)。
2 goto 18 //跳至位置 18。
5 aload_0 //壓入索引 0 (this)。
6 dup //復制堆棧頂的值并將它壓入。
7 getfield #19 <Field int instVar>
//彈出 this 對象引用并壓入 instVar 的值。
10 iconst_1 //壓入 1。
11 iadd //彈出棧頂的兩個值，并壓入它們的和。
12 putfield #19 <Field int instVar>
//彈出棧頂的兩個值并將和存儲在 instVar 中。
15 iinc 2 1 //將存儲在索引 2 處的 i 加 1。
18 iload_2 //壓入索引 2 處的值 (i)。
19 iload_1 //壓入索引 1 處的值 (val)。
20 if_icmplt 5 //彈出 i 和 val。如果 i 小于 val，則跳至位置 5。
23 return //返回調用方法。
Method void staticAccess(int)
0 iconst_0 //將 0 壓入堆棧。
1 istore_2 //彈出 0 并將它存儲在局部變量表中索引為 2 的位置 (i)。
2 goto 16 //跳至位置 16。
5 getstatic #25 <Field int staticVar>
//將常數存儲池中 staticVar 的值壓入堆棧。
8 iconst_1 //壓入 1。
9 iadd //彈出棧頂的兩個值，并壓入它們的和。
10 putstatic #25 <Field int staticVar>
//彈出和的值并將它存儲在 staticVar 中。
13 iinc 2 1 //將存儲在索引 2 處的 i 加 1。
16 iload_2 //壓入索引 2 處的值 (i)。
17 iload_1 //壓入索引 1 處的值 (val)。
18 if_icmplt 5 //彈出 i 和 val。如果 i 小于 val，則跳至位置 5。
21 return //返回調用方法。 |
查看字節碼揭示了堆棧變量效率更高的原因。JVM是一種基于堆棧的虛擬機，因此優化了對堆棧數據的存取和處理。所有局部變量都存儲在一個局部變量表中，在Java操作數堆棧中進行處理，并可被高效地存取。存取static變量和實例變量成本更高，因為JVM必須使用代價更高的操作碼，并從常數存儲池中存取它們。（常數存儲池保存一個類型所使用的所有類型、字段和方法的符號引用。）
通常，在第一次從常數存儲池中訪問static變量或實例變量以后，JVM將動態更改字節碼以使用效率更高的操作碼。盡管有這種優化，堆棧變量的存取仍然更快。考慮到這些事實，就可以重新構建前面的代碼，以便通過存取堆棧變量而不是實例變量或 static 變量使操作更高效。請考慮修改后的代碼：
class StackVars
{
//與前面相同...
void instanceAccess(int val)
{
int j = instVar;
for (int i=0; i<val; i++)
j += 1;
instVar = j;
}
void staticAccess(int val)
{
int j = staticVar;
for (int i=0; i<val; i++)
j += 1;
staticVar = j;
}
} |
方法 instanceAccess 和 staticAccess 被修改為將它們的實例變量或 static 變量復制到局部堆棧變量中。當變量的處理完成以后，其值又被復制回實例變量或 static 變量中。這種簡單的更改明顯提高了 instanceAccess 和 staticAccess 的性能。這三個方法的執行時間現在基本相同，instanceAccess 和 staticAccess 的執行速度只比 stackAccess 的執行速度慢大約 4%。
這并不表示您應該避免使用 static 變量或實例變量。您應該使用對您的設計有意義的存儲機制。例如，如果您在一個循環中存取 static 變量或實例變量，則您可以臨時將它們存儲在一個局部堆棧變量中，這樣就可以明顯地提高代碼的性能。這將提供最高效的字節碼指令序列供 JVM 執行。
posted on 2005-11-04 15:03
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