Java中分支预测器的测试程序有奇怪的结果答案

【问题标题】：Testing program for Branch Predictor in Java Have odd resultJava中分支预测器的测试程序有奇怪的结果
【发布时间】：2015-09-08 06:01:50
【问题描述】：

我今天阅读了Why is it faster to process a sorted array than an unsorted array? 的问题，并尝试在 Java 中复制结果。

这是我的代码：

public class BranchPredictorTest {
    static int[] getBranchCounts1(List<Integer> list) {
        long t0 = System.currentTimeMillis();
        int[] counts = new int[3];
        for(Integer v : list)
            if(v < 1000)
                counts[0]++;
            else if(v < 2000)
                counts[1]++;
            else 
                counts[2]++;
        System.out.println("[time cost]\t" + (System.currentTimeMillis() - t0) + " ms");
        return counts;
    }

    static int[] getBranchCounts2(List<Integer> list) {
        long t0 = System.currentTimeMillis();
        int[] counts = new int[3];
        for(Integer v : list)
            counts[v/1000]++;
        System.out.println("[time cost]\t" + (System.currentTimeMillis() - t0) + " ms");
        return counts;
    }

    static void test(List<Integer> list) {
        int[] bc1 = getBranchCounts1(list);
        System.out.println(String.format("%d, %d, %d", bc1[0], bc1[1], bc1[2]));

        int[] bc2 = getBranchCounts2(list);
        System.out.println(String.format("%d, %d, %d", bc2[0], bc2[1], bc2[2]));
    }

    public static void main(String[] args) {
        Random rand = new Random();
        List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
        for(int i=0; i<2e7; i++) {
            list.add(rand.nextInt(3000));
        }
        test(list);
        Collections.sort(list);
        test(list);
    }
}

您可以看到第一个功能是用分支实现的，而第二个功能是没有分支的。我为已排序和未排序的数组运行了这两个函数。根据我阅读的关于分支预测的内容，我预计时间成本为：

排序分支

但是结果有点奇怪：

[time cost] 145 ms
6670864, 6671007, 6658129
[time cost] 65 ms
6670864, 6671007, 6658129
[time cost] 332 ms
6670864, 6671007, 6658129
[time cost] 1852 ms
6670864, 6671007, 6658129

排序后的分支时间成本大于未排序的时间成本，并且arraylist排序后，un-branch计数的时间成本显着增加了它的运行时间......

编辑：我在C++中尝试了同样的逻辑，结果基本符合预期：

[time cost] 248 ms
[time cost] 142 ms
[time cost] 87 ms
[time cost] 143 ms

我希望有人能给我解释一下这是怎么发生的，感谢您查看/回答我的问题。

【问题讨论】：

微基准测试很难。你用 JMH 试过了吗？

标签： java branch-prediction

【解决方案1】：

我猜你看到的（奇怪的）结果是由于你在没有预热 JVM 的情况下运行它们。

尝试在 1000 多个循环的循环中运行上述程序，然后查看 95 个百分位左右。

【讨论】：