Почему общая версия в 4 раза медленнее специальной версии, когда я имею дело с упорядоченным массивом в сортировке вставок, которую я реализовал?

Question

Я не думаю, что есть какая-то разница между двумя методами после полного JIT, но факт в том, что разница во времени между этими двумя методами в четыре раза

Что здесь произошло

Внедрение сортировки вставок выглядит следующим образом:

public class Insert {
    public static void special(int[] unsorted) {
        for (int now = 1; now < unsorted.length; now++) {
            int target = 0;
            final int value = unsorted[now];

            for (int i = now - 1; i >= 0; i--) {
                if (unsorted[i] < value) {
                    target = i + 1;
                    break;
                }
            }
            if (target != now) {
                System.arraycopy(unsorted, target, unsorted, target + 1, now - target);
                unsorted[target] = value;
            }
        }
    }

    public static void general(int[] unsorted, boolean isDown, int start, int end) {
        for (int now = start + 1; now < end; now++) {
            int target = start;
            final int value = unsorted[now];
            if (isDown) {
                for (int i = now - 1; i >= start; i--) {
                    if (unsorted[i] > unsorted[now]) {
                        target = i + 1;
                        break;
                    }
                }
            } else {
                for (int i = now - 1; i >= start; i--) {
                    if (unsorted[i] < unsorted[now]) {
                        target = i + 1;
                        break;
                    }
                }
            }
            if (target != now) {
                System.arraycopy(unsorted, target, unsorted, target + 1, now - target);
                unsorted[target] = value;
            }
        }
    }
}

Код теста выглядит следующим образом

@BenchmarkMode(Mode.AverageTime)
@OutputTimeUnit(TimeUnit.MICROSECONDS)
@State(Scope.Thread)
public class TestInset {
    final int[][] src = new int[100000][5];
    final int[][] waitSort = new int[100000][5];


    @Setup(Level.Trial)
    public void init() {
        Random r = new Random();
        for (int i = 0; i < src.length; i++) {
            src[i] = r.ints(5).toArray();
            Arrays.sort(src[i]);
        }
    }

    @Setup(Level.Invocation)
    public void freshData() {
        for (int i = 0; i < waitSort.length; i++) {
            System.arraycopy(src[i], 0, waitSort[i], 0, src[i].length);
        }
    }

    @Benchmark
    public int[][] general() {
        for (int[] ints : waitSort) {
            Insert.general(ints, true, 0, ints.length);
        }
        return waitSort;
    }

    @Benchmark
    public int[][] special() {
        for (int[] ints : waitSort) {
            Insert.special(ints);
        }
        return waitSort;
    }
}

Результаты теста следующие:

Benchmark          Mode  Cnt     Score    Error  Units
TestInset.general  avgt   25  2934.461 ± 13.148  us/op
TestInset.special  avgt   25   682.403 ±  5.875  us/op

Среда тестированиявыглядит следующим образом:

Версия JMH: 1,21

Версия виртуальной машины: JDK 1.8.0_212, 64-разрядная виртуальная машина OpenJDK, 25.212-b04

Answer 1

Метод general() isDown = true отсортирует массив в в порядке убывания , а метод special() отсортирует массив в в порядке возрастания . Обратите внимание на разницу в выражении if: > против <. Метод general() с isDown = false будет таким же, как метод special().

Поскольку входной массив src отсортирован в порядке возрастания из-за Arrays.sort(), тест isDown = true запускает сценарий наихудшего случая (вход сортируется в противоположном направлении), тогда как тест special() работает в лучшем случаесценарий (входные данные уже отсортированы).

Если вы напишете эталонный тест для случаев isDown true и false:

@Benchmark
public int[][] generalIsDown() {
  for (int[] ints : waitSort) {
    Insert.general(ints, true, 0, ints.length);
  }
  return waitSort;
}

@Benchmark
public int[][] generalIsUp() {
  for (int[] ints : waitSort) {
    Insert.general(ints, false, 0, ints.length);
  }
  return waitSort;
}

, то результаты в JDK 11 будут такими:

Benchmark                  Mode  Cnt     Score   Error  Units
MyBenchmark.generalIsDown  avgt  100  2738.320 ± 8.678  us/op
MyBenchmark.generalIsUp    avgt  100   697.735 ± 3.902  us/op
MyBenchmark.special        avgt  100   690.968 ± 3.559  us/op

Пара других вещей:

1. Я не уверен, что тестирование 5-элементных массивов является здесь значимым тестом. Вы пытаетесь протестировать производительность сортировки при вставке в худшем случае для небольших массивов?
2. Я не уверен, что вам следует выполнять цикл внутри метода @Benchmark, для этого есть другие аннотации, такие как @Measurement.