java变量的存储优化.doc

如果您频繁存取变量，就需要考虑从何处存取这些变量。变量是 static 变量，还是堆栈变量，或者是类的实例变量？变量的存储位置对存取它的代码的性能有明显的影响？例如，请考虑下面这段代码：class StackVarsprivate int instVar;private static int staticVar;/存取堆栈变量void stackAccess(int val)int j=0;for (int i=0; ival; i+)j += 1;/存取类的实例变量void instanceAccess(int val)for (int i=0; ival; i+)instVar += 1;/存取类的 static 变量void staticAccess(int val)for (int i=0; ival; i+)staticVar += 1;这段代码中的每个方法都执行相同的循环，并反复相同的次数。唯一的不同是每个循环使一个不同类型的变量递增。方法 stackAccess 使一个局部堆栈变量递增，instanceAccess 使类的一个实例变量递增，而 staticAccess 使类的一个 static 变量递增。instanceAccess 和 staticAccess 的执行时间基本相同。但是，stackAccess 要快两到三倍。存取堆栈变量如此快是因为，JVM 存取堆栈变量比它存取 static 变量或类的实例变量执行的操作少。请看一下为这三个方法生成的字节码：Method void stackAccess(int)0 iconst_0 /将 0 压入堆栈。1 istore_2 /弹出 0 并将它存储在局部分变量表中索引为 2 的位置 (j)。2 iconst_0 /压入 0。3 istore_3 /弹出 0 并将它存储在局部变量表中索引为 3 的位置 (i)。4 goto 13 /跳至位置 13。7 iinc 2 1 /将存储在索引 2 处的 j 加 1。10 iinc 3 1 /将存储在索引 3 处的 i 加 1。13 iload_3 /压入索引 3 处的值 (i)。14 iload_1 /压入索引 1 处的值 (val)。15 if_icmplt 7 /弹出 i 和 val。如果 i 小于 val，则跳至位置 7。18 return /返回调用方法。Method void instanceAccess(int)0 iconst_0 /将 0 压入堆栈。1 istore_2 /弹出 0 并将它存储在局部变量表中索引为 2 的位置 (i)。2 goto 18 /跳至位置 18。5 aload_0 /压入索引 0 (this)。6 dup /复制堆栈顶的值并将它压入。7 getfield #19 /弹出 this 对象引用并压入 instVar 的值。10 iconst_1 /压入 1。11 iadd /弹出栈顶的两个值，并压入它们的和。12 putfield #19 /弹出栈顶的两个值并将和存储在 instVar 中。15 iinc 2 1 /将存储在索引 2 处的 i 加 1。18 iload_2 /压入索引 2 处的值 (i)。19 iload_1 /压入索引 1 处的值 (val)。20 if_icmplt 5 /弹出 i 和 val。如果 i 小于 val，则跳至位置 5。23 return /返回调用方法。Method void staticAccess(int)0 iconst_0 /将 0 压入堆栈。1 istore_2 /弹出 0 并将它存储在局部变量表中索引为 2 的位置 (i)。2 goto 16 /跳至位置 16。5 getstatic #25 /将常数存储池中 staticVar 的值压入堆栈。8 iconst_1 /压入 1。9 iadd /弹出栈顶的两个值，并压入它们的和。10 putstatic #25 /弹出和的值并将它存储在 staticVar 中。13 iinc 2 1 /将存储在索引 2 处的 i 加 1。16 iload_2 /压入索引 2 处的值 (i)。17 iload_1 /压入索引 1 处的值 (val)。18 if_icmplt 5 /弹出 i 和 val。如果 i 小于 val，则跳至位置 5。21 return /返回调用方法。查看字节码揭示了堆栈变量效率更高的原因。JVM 是一种基于堆栈的虚拟机，因此优化了对堆栈数据的存取和处理。所有局部变量都存储在一个局部变量表中，在 Java 操作数堆栈中进行处理，并可被高效地存取。存取 static 变量和实例变量成本更高，因为 JVM 必须使用代价更高的操作码，并从常数存储池中存取它们。（常数存储池保存一个类型所使用的所有类型、字段和方法的符号引用。）通常，在第一次从常数存储池中访问 static 变量或实例变量以后，JVM 将动态更改字节码以使用效率更高的操作码。尽管有这种优化，堆栈变量的存取仍然更快。考虑到这些事实，就可以重新构建前面的代码，以便通过存取堆栈变量而不是实例变量或static 变量使操作更高效。请考虑修改后的代码：class StackVars/与前面相同.void instanceAccess(int val)int j = instVar;for (int i=0; ival; i+)j += 1;instVar = j;void staticAccess(int val)int j = staticVar;for (int i=0; ival; i+)j += 1;staticVar = j;方法 instanceAccess 和 staticAccess 被修改为将它们的实例变量或 static 变量复制到局部堆栈变量中。当变量的处理完成以后，其值又被复制回实例变量或 static 变量中。这种简单的更改明显提高了 instanceAccess 和 staticAccess 的性能。这三个方法的执行时间现在基本相同，instanceAccess 和 staticAccess 的执行速度只比 stackAccess 的执行速度慢大约 4%。这并不