Java 9 集合的便利工厂方法作为集合文字的替代品

Question

考虑这种方法（仅用于说明）：

boolean isSmallNumber(String s) {
    return (n in ["one", "two", "three", "four"]);
}

当然，这不是 Java，但它可以是您最喜欢的支持集合文字的替代语言，例如 Groovy 或 Kotlin时间>。表达式简洁，就像字符串字面量一样，允许编译器将集合字面量放在某个静态存储区域（甚至可能是"intern()"它）。

现在输入Java 9：

boolean isSmallNumber(String s) {
    return Set.of("one", "two", "three", "four").contains(s);
}

这也很简洁，但不幸的是，每次调用它时它都会在堆上分配一个新的 Set，然后立即使其可用于垃圾回收。

当然，您可以定义一个集合常量：

private static final Set<String> SMALL_NUMBERS = Set.of(...);

但是这个定义可能与大型类中的方法定义相距一千行，并且您可能无法为它想出一个好的描述性名称，而文字可能更清晰（在这个假设的情况下）。

那么，如果我在方法中使用Set.of(...)，JIT 编译器会在每次调用该方法时优化新对象的创建吗？

Answer 1

我制作了一个简单的 JMH 基准测试：

@BenchmarkMode(Mode.AverageTime)
@OutputTimeUnit(TimeUnit.NANOSECONDS)
@State(Scope.Thread)
public class Temp {

    private Object value;

    @Setup
    public void setUp() {
        value = 50;
    }

    @Benchmark
    public boolean list1() {
        return List.of("one").contains(value);
    }

    @Benchmark
    public boolean list2() {
        return List.of("one", "two").contains(value);
    }

    @Benchmark
    public boolean list3() {
        return List.of("one", "two", "three").contains(value);
    }

    @Benchmark
    public boolean list4() {
        return List.of("one", "two", "three", "four").contains(value);
    }

    @Benchmark
    public boolean set1() {
        return Set.of("one").contains(value);
    }

    @Benchmark
    public boolean set2() {
        return Set.of("one", "two").contains(value);
    }

    @Benchmark
    public boolean set3() {
        return Set.of("one", "two", "three").contains(value);
    }

    @Benchmark
    public boolean set4() {
        return Set.of("one", "two", "three", "four").contains(value);
    }
}

在使用-prof gc 运行基准测试后，我可以得出以下结论：JIT 优化了list1、list2、set1、set2，但没有优化list3、list4、set3 , set4 ^[1]

这似乎完全合理，因为 N >= 3 listN/setN 创建的 List/Set 实现比 N <= 2 更复杂。

List 2 个元素的实现：

static final class List2<E> extends AbstractImmutableList<E> {
    private final E e0;
    private final E e1;
    ...
}

List 3 个或更多元素的实现：

static final class ListN<E> extends AbstractImmutableList<E> {
    private final E[] elements;
    ...
}

ListN 包含另一个级别的间接（数组），这显然使转义分析更加困难。

---

JMH 输出（略微更改以适合页面）：

Benchmark                  Mode  Cnt     Score      Error   Units
list1                      avgt    5     3,075 ?    1,165   ns/op
list1:·gc.alloc.rate       avgt    5     0,131 ?    1,117  MB/sec
list1:·gc.alloc.rate.norm  avgt    5    ? 10??               B/op
list1:·gc.count            avgt    5       ? 0             counts

list2                      avgt    5     3,161 ?    0,543   ns/op
list2:·gc.alloc.rate       avgt    5     0,494 ?    3,065  MB/sec
list2:·gc.alloc.rate.norm  avgt    5     0,001 ?    0,003    B/op
list2:·gc.count            avgt    5       ? 0             counts

list3                      avgt    5    33,094 ?    4,402   ns/op
list3:·gc.alloc.rate       avgt    5  6316,970 ?  750,240  MB/sec
list3:·gc.alloc.rate.norm  avgt    5    64,016 ?    0,089    B/op
list3:·gc.count            avgt    5   169,000             counts
list3:·gc.time             avgt    5   154,000                 ms

list4                      avgt    5    32,718 ?    3,657   ns/op
list4:·gc.alloc.rate       avgt    5  6403,487 ?  729,235  MB/sec
list4:·gc.alloc.rate.norm  avgt    5    64,004 ?    0,017    B/op
list4:·gc.count            avgt    5   165,000             counts
list4:·gc.time             avgt    5   146,000                 ms

set1                       avgt    5     3,218 ?    0,822   ns/op
set1:·gc.alloc.rate        avgt    5     0,237 ?    1,973  MB/sec
set1:·gc.alloc.rate.norm   avgt    5    ? 10??               B/op
set1:·gc.count             avgt    5       ? 0             counts

set2                       avgt    5     7,087 ?    2,029   ns/op
set2:·gc.alloc.rate        avgt    5     0,647 ?    4,755  MB/sec
set2:·gc.alloc.rate.norm   avgt    5     0,001 ?    0,010    B/op
set2:·gc.count             avgt    5       ? 0             counts

set3                       avgt    5    88,460 ?   16,834   ns/op
set3:·gc.alloc.rate        avgt    5  3565,506 ?  687,900  MB/sec
set3:·gc.alloc.rate.norm   avgt    5    96,000 ?    0,001    B/op
set3:·gc.count             avgt    5   143,000             counts
set3:·gc.time              avgt    5   108,000                 ms

set4                       avgt    5   118,652 ?   41,035   ns/op
set4:·gc.alloc.rate        avgt    5  2887,359 ?  920,180  MB/sec
set4:·gc.alloc.rate.norm   avgt    5   104,000 ?    0,001    B/op
set4:·gc.count             avgt    5   136,000             counts
set4:·gc.time              avgt    5    94,000                 ms

---

^[1] Java HotSpot(TM) 64 位服务器 VM（构建 9+181，混合模式）