问一个编译器优化的问题

Question

/**
 * 生成一个没有重复元素的整型数组
 */
private static int[] createArray(final int length) {
int[] a = new int[length];
Set<Integer> set = new HashSet<Integer>();
Random rand = new Random();
for(int i=0, x=-1; i<a.length;) {
x = rand.nextInt(length*5); //这里编译器会不会优化？
if(set.add(x) == true) {
a[i++] = x;
}
}
return a;
}
在上述代码中，"length*5"这一乘法操作被写到了循环中，如果每次都做乘法，效率显然比较低下
我在声明函数的时候，特地把length声明为final的，请问编译器会优化吗？

Answer 1

    private static int[] createArray(final int length) {
        int[] a = new int[length];
        int len = 5 * length;
        Set<Integer> set = new HashSet<Integer>();
        Random rand = new Random();
        for(int i=0, x=-1; i<a.length;) {
            x = rand.nextInt( len ); //这里编译器会不会优化？
            if(set.add(x) == true) {
                a[i++] = x;
            }
        }
        return a;
    }这么写不就得了？另外这里编辑器没法优化。

Answer 2

错误的思想啊，不过我重现审视了一下，我才发现你写了个final，以JVM的能力，也许会优化。
很难讲。（有也是运行时的优化，不可能是编译时的优化。）但是多写一行，不是问题。

Answer 3

为啥不能是编译时优化啊？
编译器连循环都能给你展开了，替换个常量毫无难度啊传说中的循环展开：
for(int i=0; i<3; i++)
  a[i] = i;//据说为了提高效率，编译器会把它变成
a[0]=0;
a[1]=1;
a[2]=2;
//这样就不用分支预测了

Answer 4

编译过程中，编译器不知道形参length的值啊，怎么可能知道呢。一定是运行中知道的。
第一次运行，可能出现替换。

Answer 5

而且也不行啊，这个函数不知道被哪些地方调用了，length并非总是一个固定值啊。可能是3， 可能是4。所以里面的代码也没有办法真正替换的。

Answer 6

编译器应该没有执行优化操作
下面是方法的字节码
public static int[] createArray(int);
  Code:
   0:   iload_0 
   1:   newarray int
   3:   astore_1 
   4:   new     #16; //class java/util/HashSet
   7:   dup //
   8:   invokespecial   #18; //Method java/util/HashSet."<init>":()V
   11:  astore_2
   12:  new     #19; //class java/util/Random
   15:  dup
   16:  invokespecial   #21; //Method java/util/Random."<init>":()V
   19:  astore_3
   20:  iconst_0 
   21:  istore  4
   23:  iconst_m1
   24:  istore  5 
   26:  goto    61
   29:  aload_3
   30:  iload_0
   31:  iconst_5
   32:  imul 
   33:  invokevirtual   #22; //Method java/util/Random.nextInt:(I)I
   36:  istore  5
   38:  aload_2
   39:  iload   5
   41:  invokestatic    #26; //Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;
   44:  invokeinterface #32,  2; //InterfaceMethod java/util/Set.add:(Ljava/lang/Object;)Z
   49:  ifeq    61
   52:  aload_1
   53:  iload   4
   55:  iinc    4, 1
   58:  iload   5
   60:  iastore
   61:  iload   4 
   63:  aload_1
   64:  arraylength
   65:  if_icmplt       29
   68:  aload_1
   69:  areturn

Answer 7

编译器不会对方法中定义的final型做任何优化.
下面是两个方法:          public void m1(final int i){
System.out.println(i*7);
}

public void m2(int i){
System.out.println(i*7);
}
编译后的字节码如下:public void m1(int);
  Code:
   0:   getstatic       #39; //Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
   3:   iload_1
   4:   bipush  7
   6:   imul
   7:   invokevirtual   #58; //Method java/io/PrintStream.println:(I)V
   10:  returnpublic void m2(int);
  Code:
   0:   getstatic       #39; //Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
   3:   iload_1
   4:   bipush  7
   6:   imul
   7:   invokevirtual   #58; //Method java/io/PrintStream.println:(I)V
   10:  return
很容易看出来两者是一样的,并没有把final考虑进去

Answer 8

编译器不给力啊
听说数据库里加了 not null 限制的字段，排序速度会有提升
java为啥不考虑优化呢？

Answer 9

更正一下上面的回复, 编译器只会对编译期已知的"字面常量"以及"字面常量"的基本运算(加减乘除)作优化处理,举个例子:
public void m1(){
final int total = 7; System.out.println(total * 5);
}
编译后的字节码如下:public void m1();
  Code:
   0:   bipush  7
   2:   istore_1
   3:   getstatic       #39; //Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
   6:   bipush  35
   8:   invokevirtual   #57; //Method java/io/PrintStream.println:(I)V
   11:  return你的length在编译期的值不可确定,所以编译器无法做出优化处理了

Answer 10

jvm运行时执行的方法栈就写在字节码中,如果楼上认为从字节码中看不出来,那想听听楼上的高见, 如何去观察jvm运行时是如何优化的呢?

Answer 11

你听说过Java算斐波那契数列比C++快的传说没？ JVM会缓存一些中间结果，使得有些重复过的递归调用变成了查表。而C++=>ASM就做不到。但是Java依赖聪明的JVM就行了。
但是你编译出来的JVM的byte code，估计你看不到编译出来的 查表/存表 这类的代码。为什么？优化不仅仅体现在字节码上。Java的Hotspot中的Profile Monitor就是干这个的。如果length * 5被多次调用了，也许它就会出来优化一下。
【以上都是我合理猜测了，我是没用证据的】

Answer 12

就算你的猜测都是合理的,但是除了jvm的设计实现者之外没有人清楚底层是如何运行的,是不是?
我们可以控制的也就是java源码和jvm字节码而已，所以我们提到的“编译器优化”也就只能到这一层面而已。你能通过你的源码去控制jvm运行时的优化么？

Answer 13

原来你不是想听高见啊。那我废什么话啊。很难讲“能”“不能”。看开发者的经验。更好的了解Java HotSpot虚拟机，就能有助于写出利于被优化的代码。
最后，你的第一句说：“就算”从心理学上说，你开始接受我一部分观点了，但是还在嘴硬

Answer 14

我说我想听听"高见",是说我不懂jvm内部是如何运行,如何优化的, 如果你深谙此道,非常欢迎你来讲解一下.
但是如何仅仅是基于有限的jvm虚拟机知识的"猜测", 实在是不足以信服.没有实践,就没有发言权,你说能写出利于jvm优化的代码,就请给出个简单的例子说明,否则就是在空谈!最后,我说"就算",是因为你说的关于jvm的理论我不能确定对错,我不能妄下判断而已. 这和嘴硬不硬没有关系.