Question

我的旧代码中有很多类似long[] toLongArray(int[] array)的方法，但是对于许多不同的原始类型配置（在两侧），我只是想知道是否有可能为此做一个通用方法而又不损失性能。
首先，我使用MethodHandles为int []-> long []对创建了简单的方法：

static final MethodHandle getIntElement  = MethodHandles.arrayElementGetter(int[].class);
static final MethodHandle setLongElement = MethodHandles.arrayElementSetter(long[].class);
static long[] specializedMethodHandle(int[] array) throws Throwable {
    long[] newArray = new long[array.length];
    for (int i = 0; i < array.length; i++) getIntElement.invokeExact(newArray, i, (long) (int) setLongElement.invokeExact(array, i));
    return newArray;
}

而且效果很好-与手动循环具有相同的性能，因此我决定采用这种通用名称：

static Map<Class<?>, MethodHandle> metHanGettersObj = Map.of(int[].class, MethodHandles.arrayElementGetter(int[].class).asType(MethodType.methodType(Object.class, Object.class, int.class)));
static Map<Class<?>, MethodHandle> metHanSettersObj = Map.of(long[].class, MethodHandles.arrayElementSetter(long[].class).asType(MethodType.methodType(void.class, Object.class, int.class, Object.class)));
static <F, T> T genericMethodHandleObject(Class<T> to, F array) throws Throwable {
    int length = Array.getLength(array);
    Object newArray = Array.newInstance(to.getComponentType(), length);
    MethodHandle getElement = metHanGettersObj.get(array.getClass());
    MethodHandle setElement = metHanSettersObj.get(to);
    for (int i = 0; i < length; i++) setElement.invokeExact(newArray, i, getElement.invokeExact(array, i));
    return (T) newArray;
}

但是这要慢得多，对于我的示例数组500000个元素，它的速度要慢15倍以上。
使用Nashorn javascript引擎制作的有趣的CompiledScript比此代码快20％左右。（内部有简单的复制循环）

所以我想知道是否有人知道其他方法？我可能不会在任何地方使用它，因为它开始太“ hacky”了，但是现在我只需要知道是否有可能-因为没有带有方法句柄的通用方法可以正常工作，所以为什么这个方法这么慢，并且有可能使其更快吗？

Answer 1

您可以将数组转换器方法句柄引导到一起，然后将其缓存在某些静态映射中。

这里是包含代码的基准。 convertBootstrap方法创建了转换器，这才是真正的魔力所在：

@BenchmarkMode({ Mode.AverageTime })
@Warmup(iterations = 10, batchSize = 1)
@Measurement(iterations = 10, batchSize = 1)
@Fork(1)
@State(Scope.Thread)
public class MyBenchmark {

    int[] input;

    static final Map<Class<?>, Map<Class<?>, Function<?, ?>>> cacheGeneric = new HashMap<>();

    @Setup
    public void setup() {
        input = new Random(1).ints().limit(500_000).toArray();
    }

    @Benchmark
    @OutputTimeUnit(TimeUnit.MILLISECONDS)
    public long[] manual() {
        long[] result = new long[input.length];
        for(int i = 0 ; i < input.length; i++) {
            result[i] = input[i];
        }
        return result;
    }

    @Benchmark
    @OutputTimeUnit(TimeUnit.MILLISECONDS)
    public long[] cachedGeneric() {
        return getWrapped(int[].class, long[].class).apply(input);
    }

    @Benchmark
    @OutputTimeUnit(TimeUnit.MILLISECONDS)
    public long[] reflective() throws Throwable {
        return genericMethodHandleObject(long[].class, input);
    }

    static Map<Class<?>, MethodHandle> metHanGettersObj = Map.of(int[].class, MethodHandles.arrayElementGetter(int[].class).asType(MethodType.methodType(Object.class, Object.class, int.class)));
    static Map<Class<?>, MethodHandle> metHanSettersObj = Map.of(long[].class, MethodHandles.arrayElementSetter(long[].class).asType(MethodType.methodType(void.class, Object.class, int.class, Object.class)));
    static <F, T> T genericMethodHandleObject(Class<T> to, F array) throws Throwable {
        int length = Array.getLength(array);
        Object newArray = Array.newInstance(to.getComponentType(), length);
        MethodHandle getElement = metHanGettersObj.get(array.getClass());
        MethodHandle setElement = metHanSettersObj.get(to);
        for (int i = 0; i < length; i++) setElement.invokeExact(newArray, i, getElement.invokeExact(array, i));
        return (T) newArray;
    }

    @SuppressWarnings("unchecked")
    public static <F, T> Function<F, T> getWrapped(Class<F> from, Class<T> to) {
        return (Function<F, T>) cacheGeneric.computeIfAbsent(from, k -> new HashMap<>())
            .computeIfAbsent(
                to, k -> {
                    MethodHandle mh = convertBootstrap(from, to);
                    return arr -> {
                        try {
                            return (T) mh.invoke(arr);
                        } catch (Throwable e) {
                            throw new RuntimeException(e);
                        }
                    };
                });
    }

    public static MethodHandle convertBootstrap(Class<?> from, Class<?> to) {       
        MethodHandle getter = arrayElementGetter(from);
        MethodHandle setter = arrayElementSetter(to);

        MethodHandle body = explicitCastArguments(setter, methodType(void.class, to, int.class, from.getComponentType()));      
        body = collectArguments(body, 2, getter); // get from 1 array, set in other
        body = permuteArguments(body, methodType(void.class, to, int.class, from), 0, 1, 2, 1);
        body = collectArguments(identity(to), 1, body); // create pass-through for first argument
        body = permuteArguments(body, methodType(to, to, int.class, from), 0, 0, 1, 2);

        MethodHandle lenGetter = arrayLength(from);
        MethodHandle cons = MethodHandles.arrayConstructor(to);
        MethodHandle init = collectArguments(cons, 0, lenGetter);

        MethodHandle loop = countedLoop(lenGetter, init, body);
        return loop;
    }
}

我的方法和手册的基准测试结果大致相同（分数越低越好）：

# JMH version: 1.19
# VM version: JDK 10.0.1, VM 10.0.1+10

Benchmark                  Mode  Cnt   Score   Error  Units
MyBenchmark.cachedGeneric  avgt   10   1.175 ± 0.046  ms/op
MyBenchmark.manual         avgt   10   1.149 ± 0.098  ms/op
MyBenchmark.reflective     avgt   10  10.165 ± 0.665  ms/op

我实际上真的很惊讶它的优化程度（除非我在某个地方的基准测试中犯了一个错误，但我找不到它）。如果将元素数量增加到500万，您可以再次看到差异：

Benchmark                  Mode  Cnt    Score    Error  Units
MyBenchmark.cachedGeneric  avgt   10  277.764 ± 14.217  ms/op
MyBenchmark.manual         avgt   10   14.851 ±  0.317  ms/op
MyBenchmark.reflective     avgt   10   76.599 ±  3.695  ms/op

这些数字向我表明，尽管达到了一些循环展开/内联/其他限制，但差异却突然变大了。

当数组类型不是静态已知时，您可能还会看到性能下降。

转换基本数组的通用方法

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