Инициализация финальных и не финальных статических полей в статическом блоке

Question

Здесь Я нашел следующий код, который показывает разницу в производительности для MethodHandles и Reflection:

@Warmup(iterations = 5, time = 1, timeUnit = TimeUnit.SECONDS)
@Measurement(iterations = 5, time = 1, timeUnit = TimeUnit.SECONDS)
@Fork(3)
@BenchmarkMode(Mode.AverageTime)
@OutputTimeUnit(TimeUnit.NANOSECONDS)
@State(Scope.Thread)
public class MHOpto {

    private int value = 42;

    private static final Field static_reflective;
    private static final MethodHandle static_unreflect;
    private static final MethodHandle static_mh;

    private static Field reflective;
    private static MethodHandle unreflect;
    private static MethodHandle mh;

    // We would normally use @Setup, but we need to initialize "static final" fields here...
    static {
        try {
            reflective = MHOpto.class.getDeclaredField("value");
            unreflect = MethodHandles.lookup().unreflectGetter(reflective);
            mh = MethodHandles.lookup().findGetter(MHOpto.class, "value", int.class);
            static_reflective = reflective;
            static_unreflect = unreflect; //LINE X!!!
            static_mh = mh;
        } catch (IllegalAccessException | NoSuchFieldException e) {
            throw new IllegalStateException(e);
        }
    }

    @Benchmark
    public int plain() {
        return value;
    }

    @Benchmark
    public int dynamic_reflect() throws InvocationTargetException, IllegalAccessException {
        return (int) reflective.get(this);
    }

    @Benchmark
    public int dynamic_unreflect_invoke() throws Throwable {
        return (int) unreflect.invoke(this);
    }

    @Benchmark
    public int dynamic_unreflect_invokeExact() throws Throwable {
        return (int) unreflect.invokeExact(this);
    }

    @Benchmark
    public int dynamic_mh_invoke() throws Throwable {
        return (int) mh.invoke(this);
    }

    @Benchmark
    public int dynamic_mh_invokeExact() throws Throwable {
        return (int) mh.invokeExact(this);
    }

    @Benchmark
    public int static_reflect() throws InvocationTargetException, IllegalAccessException {
        return (int) static_reflective.get(this);
    }

    @Benchmark
    public int static_unreflect_invoke() throws Throwable {
        return (int) static_unreflect.invoke(this);
    }

    @Benchmark
    public int static_unreflect_invokeExact() throws Throwable {
        return (int) static_unreflect.invokeExact(this);
    }

    @Benchmark
    public int static_mh_invoke() throws Throwable {
        return (int) static_mh.invoke(this);
    }

    @Benchmark
    public int static_mh_invokeExact() throws Throwable {
        return (int) static_mh.invokeExact(this);
    }

}

И вот результаты:

Benchmark                             Mode  Cnt  Score   Error  Units
MHOpto.dynamic_mh_invoke              avgt   25  4.393 ± 0.003  ns/op
MHOpto.dynamic_mh_invokeExact         avgt   25  4.394 ± 0.007  ns/op
MHOpto.dynamic_reflect                avgt   25  5.230 ± 0.020  ns/op
MHOpto.dynamic_unreflect_invoke       avgt   25  4.404 ± 0.023  ns/op
MHOpto.dynamic_unreflect_invokeExact  avgt   25  4.397 ± 0.014  ns/op
MHOpto.plain                          avgt   25  1.858 ± 0.002  ns/op
MHOpto.static_mh_invoke               avgt   25  1.862 ± 0.015  ns/op
MHOpto.static_mh_invokeExact          avgt   25  1.859 ± 0.002  ns/op
MHOpto.static_reflect                 avgt   25  4.274 ± 0.011  ns/op
MHOpto.static_unreflect_invoke        avgt   25  1.859 ± 0.002  ns/op
MHOpto.static_unreflect_invokeExact   avgt   25  1.858 ± 0.002  ns/op

Что я не понимаю, так это строка кода:

static_unreflect = unreflect;

Разве static_unreflect (окончательный) не равен unreflect (не окончательный)?Тогда почему они показывают разные результаты в исполнении?Кто-нибудь может объяснить?

Answer 1

Только вариант MethodHandle static final рассматривается как константа JIT, см., Например, ciField :

// Is this field a constant?
//
// Clarification: A field is considered constant if:
//   1. The field is both static and final
//   2. The field is not one of the special static/final
//      non-constant fields.  These are java.lang.System.in
//      and java.lang.System.out.  Abomination.
//
// A field is also considered constant if
// - it is marked @Stable and is non-null (or non-zero, if a primitive) or
// - it is trusted or
// - it is the target field of a CallSite object.
//
// See ciField::initialize_from() for more details.
//
// A user should also check the field value (constant_value().is_valid()), since
// constant fields of non-initialized classes don't have values yet.
bool is_constant() const { return _is_constant; }

И только вызовы через MethodHandles, которые являются постоянными, являются встроеннымисм. CallGenerator::for_method_handle_inline Где он делает несколько проверок, чтобы увидеть, что получатель постоянен, как:

Node* receiver = kit.argument(0);
if (receiver->Opcode() == Op_ConP) {
  ...
} else {
  print_inlining_failure(C, callee, jvms->depth() - 1, jvms->bci(),
                         "receiver not constant");
}

Это различие делает так, что вызов static final MethodHandle может бытьвстроенный и, следовательно, примерно такой же быстрый, как и простой случай.

Если вы распечатываете встроенную информацию, вы также можете увидеть это.Например, вы можете добавить что-то вроде:

@Fork(jvmArgsAppend="-Xlog:inlining*=trace:inlining-%p-static_mh_invokeExact.txt")

К методам тестирования.

В статическом случае вы увидите, что вызов встроен:

 @ 17   org.sample.MyBenchmark::static_mh_invokeExact (8 bytes)   force inline by CompileCommand
   @ 4   java.lang.invoke.LambdaForm$MH/0x00000008000f0040::invokeExact_MT (23 bytes)   force inline by annotation
     @ 10   java.lang.invoke.Invokers::checkExactType (17 bytes)   force inline by annotation
       @ 1   java.lang.invoke.MethodHandle::type (5 bytes)
     @ 14   java.lang.invoke.Invokers::checkCustomized (23 bytes)   force inline by annotation
       @ 1   java.lang.invoke.MethodHandleImpl::isCompileConstant (2 bytes)
     @ 19   java.lang.invoke.LambdaForm$MH/0x00000008000f0440::getInt (34 bytes)   force inline by annotation
       @ 7   java.lang.invoke.DirectMethodHandle::fieldOffset (9 bytes)   force inline by annotation
       @ 12   java.lang.invoke.DirectMethodHandle::checkBase (5 bytes)   force inline by annotation
         @ 1   java.util.Objects::requireNonNull (14 bytes)
           @ 8   java.lang.NullPointerException::<init> (5 bytes)   don't inline Throwable constructors
       @ 30   jdk.internal.misc.Unsafe::getInt (0 bytes)   intrinsic

Мы 'повторяю весь путь до вызова Unsafe::getInt (но важная часть в том, что мы видим @ 19 java.lang.invoke.LambdaForm$MH/0x00000008000f0440::getInt вместо invokeBasic).

В динамическом случае вы в большинстве случаев увидите:

 @ 17   org.sample.MyBenchmark::dynamic_mh_invokeExact (8 bytes)   force inline by CompileCommand
   @ 4   java.lang.invoke.LambdaForm$MH/0x00000008000f0040::invokeExact_MT (23 bytes)   force inline by annotation
     @ 10   java.lang.invoke.Invokers::checkExactType (17 bytes)   force inline by annotation
       @ 1   java.lang.invoke.MethodHandle::type (5 bytes)
       @ 12   java.lang.invoke.Invokers::newWrongMethodTypeException (36 bytes)   callee is too large
     @ 14   java.lang.invoke.Invokers::checkCustomized (23 bytes)   force inline by annotation
       @ 1   java.lang.invoke.MethodHandleImpl::isCompileConstant (2 bytes)
       @ 19   java.lang.invoke.Invokers::maybeCustomize (28 bytes)   don't inline by annotation
     @ 19   java.lang.invoke.MethodHandle::invokeBasic(L)I (0 bytes)   receiver not constant

Т.е. в этом случае все еще существует косвенный вызов через заглушку invokeBasic ,потому что "приемник не постоянен".