Question

我之前做过一些性能测试，无法解释我获得的结果。

在运行下面的测试时，如果我取消注释private final List<String> list = new ArrayList<String>();，性能会显着提高。在我的机器上，测试在该字段存在时以70-90毫秒运行，而在注释时为650毫秒。

我还注意到，如果我将print语句更改为System.out.println((end - start) / 1000000);，则没有变量的测试运行时间为450-500毫秒而不是650毫秒。变量存在时无效。

我的问题：

考虑到我甚至不使用该变量，任何人都可以解释有或没有变量的近10个因素吗？
该打印声明如何改变性能（特别是在性能测量窗口之后）？

ps：当按顺序运行时，3个场景（带有变量，没有变量，带有不同的print语句）都需要大约260ms。

public class SOTest {

    private static final int ITERATIONS = 10000000;
    private static final int THREADS = 4;

    private volatile long id = 0L;
    //private final List<String> list = new ArrayList<String>();

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(THREADS);
        final List<SOTest> objects = new ArrayList<SOTest>();
        for (int i = 0; i < THREADS; i++) {
            objects.add(new SOTest());
        }

        //warm up
        for (SOTest t : objects) {
            getRunnable(t).run();
        }

        long start = System.nanoTime();

        for (SOTest t : objects) {
            executor.submit(getRunnable(t));
        }
        executor.shutdown();
        executor.awaitTermination(10, TimeUnit.SECONDS);

        long end = System.nanoTime();
        System.out.println(objects.get(0).id + " " + (end - start) / 1000000);
    }

    public static Runnable getRunnable(final SOTest object) {
        Runnable r = new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0; i < ITERATIONS; i++) {
                    object.id++;
                }
            }
        };
        return r;
    }
}

编辑

请参阅下面的3个方案的10次运行结果：

没有变量，使用短打印声明
没有变量，使用长打印语句（打印其中一个对象）
顺序运行（1个线程）
使用变量

1   657 473 261 74
2   641 501 261 78
3   651 465 259 86
4   585 462 259 78
5   639 506 259 68
6   659 477 258 72
7   653 479 259 82
8   645 486 259 72
9   650 457 259 78
10  639 487 272 79

Answer 1

明确（错误）分享

由于内存中的布局，对象共享缓存行... 已经解释了很多次（甚至在这个网站上）：这里有一个good source供进一步阅读。该问题适用于C＃just as much（或C / C ++）

当您通过添加注释掉的行来填充对象时，共享会更少，您会看到性能提升。

编辑：我错过了第二个问题：

该print语句如何改变性能（特别是从那以后）它出现在性能测量窗口之后）？

我想没有足够的变暖，打印GC和编译日志，这样你就可以确定没有干扰并且代码实际上是编译的。 java -server需要10k次迭代，最好不要在主循环中全部生成良好的代码。

Answer 2

您正在尝试执行硬件的微妙效果。您SOTest对象的内存非常小，因此所有4个实例都可以放入内存中的同一缓存行。由于您使用的是volatile，因此会导致不同内核之间的缓存丢弃（只有一个内核可能会使缓存行变脏）。

当你在ArrayList中发表评论时，内存布局会发生变化（在SOTest实例之间创建ArrayList），而volatile字段现在会进入不同的缓存行。 CPU的问题消失了，因此性能急剧上升。

证明：注释掉ArrayList并改为：

long waste1, waste2, waste3, waste4, waste5, waste6, waste7, waste8;

这会将您的SOTest对象扩大64个字节（奔腾处理器上一个缓存行的大小）。性能现在与.List中的ArrayList相同。

Answer 3

这只是一个想法，我不知道如何验证它，但这可能与缓存有关。随着ArrayList的出现，你的对象变得更大，因此它们中较少的数量适合某些给定的缓存内存区域，从而导致更多的缓存未命中。

在实际可以尝试的事情上是使用不同大小的ArrayLists，从而改变类实例的内存占用量，看它是否对性能产生影响。

Answer 4

非常有趣的旅程。这更像是“这是我的结果答案”。我怀疑/希望其他人会提出更好的回应。

你显然正在寻找一些有趣的优化点。我怀疑在objects.get(0).id语句中添加println会删除对id字段使用的一些优化。除++之外，id没有其他用法，因此优化器可能会优化对volatile id的一些访问，从而提高速度。只需使用id访问long x = objects.get(0).id;字段，效果就会相同。

List字段更有趣。如果添加了字段private String foo = new String("weofjwe");但不是，如果private String foo = "weofjwe";没有创建对象，则会发生相同的性能提升，因为"..."是在编译时完成的。我肯定 final是相关的，但似乎不是。我只能推测这与构造函数优化有关，添加了new导致优化被停止，尽管我会volatile会更有效地完成。

性能解释：使用未使用的变量，代码运行得更

4 个答案: