文章目錄

• 簡介
• 循環展開和粗化鎖
• 分析Assembly日志
• 禁止Loop unrolling
• 總結

簡介

之前在講JIT的時候，有提到在編譯過程中的兩種優化循環展開和粗化鎖，今天我們和小師妹一起從Assembly的角度來驗證一下這兩種編譯優化方法，快來看看吧。

循環展開和粗化鎖

小師妹:F師兄，上次你講到在JIT編譯的過程中會進行一些編譯上面的優化，其中就有循環展開和粗化鎖。我對這兩種優化方式很感興趣，能不能展開講解一下呢？

當然可以，我們先來回顧一下什么是循環展開。

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循環展開就是說，像下面的循環遍歷的例子：

for (int i = 0; i < 1000; i++) {x += 0x51;}

因為每次循環都需要做跳轉操作，所以為了提升效率，上面的代碼其實可以被優化為下面的：

for (int i = 0; i < 250; i++) {x += 0x144; //0x51 * 4}

注意上面我們使用的是16進制數字，至于為什么要使用16進制呢？這是為了方便我們在后面的assembly代碼中快速找到他們。

好了，我們再在 x += 0x51 的外面加一層synchronized鎖，看一下synchronized鎖會不會隨著loop unrolling展開的同時被粗化。

for (int i = 0; i < 1000; i++) {synchronized (this) {x += 0x51;}}

萬事具備，只欠我們的運行代碼了，這里我們還是使用JMH來執行。

相關代碼如下：

@Warmup(iterations = 10, time = 1, timeUnit = TimeUnit.SECONDS) @Measurement(iterations = 5, time = 1, timeUnit = TimeUnit.SECONDS) @Fork(value = 1,jvmArgsPrepend = {"-XX:-UseBiasedLocking","-XX:CompileCommand=print,com.flydean.LockOptimization::test" }) @State(Scope.Benchmark) @BenchmarkMode(Mode.AverageTime) @OutputTimeUnit(TimeUnit.NANOSECONDS) public class LockOptimization {int x;@Benchmark@CompilerControl(CompilerControl.Mode.DONT_INLINE)public void test() {for (int i = 0; i < 1000; i++) {synchronized (this) {x += 0x51;}}}public static void main(String[] args) throws RunnerException {Options opt = new OptionsBuilder().include(LockOptimization.class.getSimpleName()).build();new Runner(opt).run();} }

上面的代碼中，我們取消了偏向鎖的使用：-XX:-UseBiasedLocking。為啥要取消這個選項呢？因為如果在偏向鎖的情況下，如果線程獲得鎖之后，在之后的執行過程中，如果沒有其他的線程訪問該鎖，那么持有偏向鎖的線程則不需要觸發同步。

為了更好的理解synchronized的流程，這里我們將偏向鎖禁用。

其他的都是我們之前講過的JMH的常規操作。

接下來就是見證奇跡的時刻了。

分析Assembly日志

我們運行上面的程序，將會得到一系列的輸出。因為本文并不是講解Assembly語言的，所以本文只是大概的理解一下Assembly的使用，并不會詳細的進行Assembly語言的介紹，如果有想深入了解Assembly的朋友，可以在文后留言。

分析Assembly的輸出結果，我們可以看到結果分為C1-compiled nmethod和C2-compiled nmethod兩部分。

先看C1-compiled nmethod：

第一行是monitorenter,表示進入鎖的范圍，后面還跟著對于的代碼行數。

最后一行是monitorexit,表示退出鎖的范圍。

中間有個add $0x51,%eax操作，對于著我們的代碼中的add操作。

可以看到C1—compiled nmethod中是沒有進行Loop unrolling的。

我們再看看C2-compiled nmethod:

和C1很類似，不同的是add的值變成了0x144,說明進行了Loop unrolling，同時對應的鎖范圍也跟著進行了擴展。

最后看下運行結果：

Benchmark Mode Cnt Score Error Units LockOptimization.test avgt 5 5601.819 ± 620.017 ns/op

得分還不錯。

禁止Loop unrolling

接下來我們看下如果將Loop unrolling禁掉，會得到什么樣的結果。

要禁止Loop unrolling，只需要設置-XX:LoopUnrollLimit=1即可。

我們再運行一下上面的程序:

可以看到C2-compiled nmethod中的數字變成了原本的0x51，說明并沒有進行Loop unrolling。

再看看運行結果：

Benchmark Mode Cnt Score Error Units LockOptimization.test avgt 5 20846.709 ± 3292.522 ns/op

可以看到運行時間基本是優化過后的4倍左右。說明Loop unrolling還是非常有用的。

總結

本文介紹了循環展開和粗化鎖的實際例子，希望大家能夠喜歡。

本文的例子https://github.com/ddean2009/learn-java-base-9-to-20

本文作者：flydean程序那些事

本文鏈接：http://www.flydean.com/jvm-jit-loop-unrolling-lock-coarsening/

本文來源：flydean的博客

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的深入理解编译优化之循环展开和粗化锁的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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