RandomAccessFile writeInt(int i) 与 write(byte[] b) - 性能

Question

我今天遇到了一件关于RandomAccessFile 的有趣事情。

我注意到使用RandomAccessFile 的writeInt(int i) 方法比使用RandomAccessFile 的write(byte[] b) 慢得多，我首先将int 值转换为byte[4] 数组。

我正在用这段代码进行转换

private static byte[] intToByte(int i)
{
   byte[] result = new byte[4];

   result[0] = (byte) (i >> 24);
   result[1] = (byte) (i >> 16);
   result[2] = (byte) (i >> 8);
   result[3] = (byte) (i);

  return result;
}

差异非常显着，有利于write(byte[] b)。

使用 JDK 8 在我的笔记本电脑上写入 100 万个ints：

• 通过writeInt(int i) 方法耗时~9 秒
• 通过write(byte[] b) 耗时~2.3 秒

我在另一个环境中也有类似的结果，我使用的是 JDK 7 和完全不同的机器。

writeInt(int i) 方法委托给原生 write0(int b) 方法，write(byte[] b) 委托给原生 writeBytes。

当我进行分析时，我注意到大部分执行时间都花在了writeInt 方法上。

有谁知道为什么我看到了这么大的差异？似乎writeInt 的效率较低。

Answer 1

RandomAccessFile 实际上有两种写入字节的原生方法：

//writes an array
private native void writeBytes(byte b[], int off, int len) throws IOException;

和

//writes one byte
public native void write(int b) throws IOException;

writeInt(int)方法用原生的write(int)方法分别写入每个字节，而write(byte[])使用原生 writeBytes(byte[],int,int) 方法。

writeInt 方法执行 4 次方法调用来写入传递的整数值的每个字节，另一个方法仅使用一次调用来写入数组。方法调用实际上是 java 中昂贵的操作：对于每次调用，JVM 都会为操作数堆栈和局部变量数组分配额外的内存。

Answer 2

不打算详细介绍我所做的更改，但您的测试有点缺陷。我冒昧地对它们进行了一些更新并进行了一些测试：

@BenchmarkMode(value = { Mode.AverageTime })
@OutputTimeUnit(TimeUnit.MILLISECONDS)
@Warmup(iterations = 2, time = 2, timeUnit = TimeUnit.SECONDS)
@Measurement(iterations = 2, time = 2, timeUnit = TimeUnit.SECONDS)
public class RandomAccessWriteFileTest {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Options opt = new OptionsBuilder().include(RandomAccessWriteFileTest.class.getSimpleName())
                .jvmArgs("-ea")
                .shouldFailOnError(true)
                .build();
        new Runner(opt).run();
    }

    @Benchmark()
    @Fork(1)
    public long benchamrkWriteDirectInt(BenchmarkPlainIntSetup setupTest) {
        try {
            setupTest.raf.writeInt(6969);
            return setupTest.raf.length();
        } catch (IOException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }

    @Benchmark()
    @Fork(1)
    public long benchamrkWriteConvertedInt(BenchmarkConvertedIntSetup setupTest) {
        try {
            setupTest.raf.write(intToBytes(6969));
            return setupTest.raf.length();
        } catch (IOException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }

    private static byte[] intToBytes(int i) {
        byte[] result = new byte[4];

        result[0] = (byte) (i >> 24);
        result[1] = (byte) (i >> 16);
        result[2] = (byte) (i >> 8);
        result[3] = (byte) i;

        return result;
    }

    @State(Scope.Thread)
    static public class BenchmarkConvertedIntSetup {

        public RandomAccessFile raf;

        public File f;

        @Setup(Level.Iteration)
        public void setUp() {
            try {
                f = new File("jmhDirectIntBenchamrk.ser" + ThreadLocalRandom.current().nextInt());
                raf = new RandomAccessFile(f, "rw");
            } catch (FileNotFoundException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }

        @TearDown(Level.Iteration)
        public void tearDown() {
            f.delete();
        }
    }

    @State(Scope.Thread)
    static public class BenchmarkPlainIntSetup {

        public RandomAccessFile raf;

        public File f;

        @Setup(Level.Iteration)
        public void setUp() {
            try {
                f = new File("jmhDirectIntBenchamrk.ser" + ThreadLocalRandom.current().nextInt());
                raf = new RandomAccessFile(f, "rw");
            } catch (FileNotFoundException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }

        @TearDown(Level.Iteration)
        public void tearDown() {
            f.delete();
        }
    }
}

绝对结果存在差异（这些是每次操作的毫秒数）

 benchamrkWriteConvertedInt  0.008 
 benchamrkWriteDirectInt     0.026

不知道为什么（可能会在一段时间后挖掘程序集以了解，但我可以确认您的发现。好问题！）

这是使用最新的 java-8 和 java-9 btw 运行的