Java中的方法內聯(lián)介紹

更新時間：2022年01月28日 14:08:18 作者：pedro7

大家好，本篇文章主要講的是Java中的方法內聯(lián)介紹，感興趣的同學趕快來看一看吧，對你有幫助的話記得收藏一下

1. 什么是方法內聯(lián)

例如有下面的原始代碼：

static class B {
    int value;
    final int get() {
        return value;
    }
}

public void foo() {
    y = b.get();
    // ...do stuff...
    z = b.get();
    sum = y + z;
}

我們首先要進行的就是方法內聯(lián)，主要有下面兩個目的：

去除方法調用的成本，如查找方法版本、建立棧幀。

為其他優(yōu)化建立良好基礎。

內聯(lián)后代碼如下：

public void foo() {
    y = b.value;
    // ...do stuff...
    z = b.value;
    sum = y + z;
}

后續(xù)，還可以進行冗余訪問消除、復寫傳播、無用代碼消除等優(yōu)化操作。

2. 方法內聯(lián)的重要性

方法內聯(lián)是編譯器最重要的優(yōu)化手段，如果沒有內聯(lián)，多數(shù)其他優(yōu)化都無法有效進行。例如下面這個例子：

public static void foo(Object obj){
    if (obj != null) {
        System.out.println("do something");
    }
}

public static void testInline(String[] args) {
    Object obj = null;
    foo(obj);
}

testInline()方法里其實全都是無用的代碼，但是如果不做方法內聯(lián)，就無法發(fā)現(xiàn)任何 Dead Code 的存在，因為分開看的話兩個方法里面的操作可能都有意義。

3. Java中方法內聯(lián)的困難

在 JVM 中，只有非虛方法，也就是使用invokespecial指令調用的私有方法、實例構造器、父類方法和使用invokestatic指令調用的靜態(tài)方法才會在編譯器進行解析。

而其他虛方法被invokevirtual指令調用，在調用時必須進行方法接收者的多態(tài)選擇。對于一個虛方法，編譯器靜態(tài)地去做內聯(lián)的時候很難確定應該使用哪個方法版本，這就造成了方法內聯(lián)的困難。

繼承類型關系分析 CHA

首先，JVM 引入了一種名為類型繼承關系分析 CHA 的技術，這種技術用于在已加載的類中，確定某個接口是否有多于一種的實現(xiàn)、某個類是否存在子類、某個子類是否覆蓋了父類的某個虛方法等信息。

編譯器在進行內聯(lián)時會分不同情況采取不同處理：

如果是非虛方法，那么就直接進行內聯(lián)。

如果是虛方法，那么向 CHA 查詢是否有多個目標版本可供選擇。

如果只有一個版本，就直接內聯(lián)，稱為守護內聯(lián)。但由于 Java 程序動態(tài)連接，不知道什么時候就會加載到新的類型而改變 CHA 的結論，所以要留好逃生門，假如程序后續(xù)執(zhí)行中加載了導致繼承關系發(fā)生變化的新類，那么必須拋棄已經編譯的代碼，退回到解釋狀態(tài)進行執(zhí)行，或者重新編譯。

如果有多個版本可供選擇，那即時編譯器使用內聯(lián)緩存來縮減方法調用的開銷。內聯(lián)緩存是一個建立在目標方法正常入口之前的緩存。在未發(fā)生方法調用時，內聯(lián)緩存為空。第一次調用發(fā)生后，緩存記錄下方法接收者的版本信息，并且在每次進行調用前都檢查版本。

如果每次調用的方法接收者版本是一樣的，那稱為單態(tài)內聯(lián)緩存，通過緩存來調用，相比不內聯(lián)只多了一次類型判斷的開銷。如果出現(xiàn)方法接收者不一致的情況，就退化為超多態(tài)內聯(lián)緩存，開銷相當于真正查找虛方法表來進行方法分派。當緩存未命中的時候，大多數(shù)JVM的實現(xiàn)時退化成超多態(tài)內聯(lián)緩存，也有一些JVM選擇重寫單態(tài)內聯(lián)緩存，就是更新緩存為新的版本。這樣做的好處是以后還可能會命中，壞處是可能白白浪費一個寫的開銷。