Будет ли законным для компилятора Java пропускать коды операций getfield после первого доступа?
Я экспериментировал с портом Java некоторого кода C#, и я был удивлен, увидев, что javac 1.8.0_60 испускает getfield код операции каждый раз, когда к объектному полю обращались.
Вот код Java:
public class BigInteger
{
private int[] bits;
private int sign;
//...
public byte[] ToByteArray()
{
if (sign == 0)
{
return new byte[] { 0 };
}
byte highByte;
int nonZeroDwordIndex = 0;
int highDword;
if (bits == null)
{
highByte = (byte)((sign < 0) ? 0xff : 0x00);
highDword = sign;
}
else if (sign == -1)
{
highByte = (byte)0xff;
assert bits.length > 0;
assert bits[bits.length - 1] != 0;
while (bits[nonZeroDwordIndex] == 0)
{
nonZeroDwordIndex++;
}
highDword = ~bits[bits.length - 1];
if (bits.length - 1 == nonZeroDwordIndex)
{
highDword += 1;
}
}
else
{
assert sign == 1;
highByte = 0x00;
highDword = bits[bits.length - 1];
}
byte msb;
int msbIndex;
if ((msb = (byte)(highDword >>> 24)) != highByte)
{
msbIndex = 3;
}
else if ((msb = (byte)(highDword >>> 16)) != highByte)
{
msbIndex = 2;
}
else if ((msb = (byte)(highDword >>> 8)) != highByte)
{
msbIndex = 1;
}
else
{
msb = (byte)highDword;
msbIndex = 0;
}
boolean needExtraByte = (msb & 0x80) != (highByte & 0x80);
byte[] bytes;
int curByte = 0;
if (bits == null)
{
bytes = new byte[msbIndex + 1 + (needExtraByte ? 1 : 0)];
assert bytes.length <= 4;
}
else
{
bytes = new byte[4 * (bits.length - 1) + msbIndex + 1 + (needExtraByte ? 1 : 0)];
for (int i = 0; i < bits.length - 1; i++)
{
int dword = bits[i];
if (sign == -1)
{
dword = ~dword;
if (i <= nonZeroDwordIndex)
{
dword = dword + 1;
}
}
for (int j = 0; j < 4; j++)
{
bytes[curByte++] = (byte)dword;
dword >>>= 8;
}
}
}
for (int j = 0; j <= msbIndex; j++)
{
bytes[curByte++] = (byte)highDword;
highDword >>>= 8;
}
if (needExtraByte)
{
bytes[bytes.length - 1] = highByte;
}
return bytes;
}
}
Как сообщает javap, javac 1.8.0_60 выдает следующий байт-код:
public byte [] ToByteArray ();
Код:
0: aload_0
1: getfield #3 // Знак поля:I
4: ИФН 15
7: iconst_1
8: байт newarray
10: дуп
11: iconst_0
12: iconst_0
13: Бастор
14: возвращение
15: iconst_0
16: istore_2
17: aload_0
18: getfield #2 // Биты поля:[I
21: ifnonnull 48
24: aload_0
25: getfield #3 // Знак поля:I
28: ifge 37
31: Сипуш 255
34: перейти к 38
37: iconst_0
38: i2b
39: istore_1
40: нагрузка_0
41: getfield #3 // Знак поля:I
44: istore_3
45: перейти к 193
48: aload_0
49: getfield #3 // Знак поля:I
52: iconst_m1
53: if_icmpne 156
56: iconst_m1
57: istore_1
58: getstatiC#11 // Поле $assertionsDisabled:Z
61: ифне 80
64: aload_0
65: getfield #2 // Биты поля:[I
68: длина массива
69: ifgt 80
72: новый #12 // класс java/lang/AssertionError
75: дуп
76: invokespecial #13 // Метод java/lang/AssertionError."":()V
79: Атроу
80: getstatiC#11 // Поле $assertionsDisabled:Z
83: ИФН 109
86: aload_0
87: getfield #2 // Биты поля:[I
90: aload_0
91: getfield #2 // Биты поля:[I
94: длина массива
95: iconst_1
96: isub
97: Iaload
98: ИФН 109
101: новый #12 // класс java/lang/AssertionError
104: дуп
105: invokespecial #13 // Метод java/lang/AssertionError."":()V
108: атроу
109: нагрузка_0
110: getfield #2 // Биты поля:[I
113: iload_2
114: Iaload
115: ИФН 124
118: iinc 2, 1
121: переход к 109
124: нагрузка_0
125: getfield #2 // Биты поля:[I
128: aload_0
129: getfield #2 // Биты поля:[I
132: длина массива
133: iconst_1
134: isub
135: iaload
136: iconst_m1
137: иксор
138: istore_3
139: нагрузка_0
140: getfield #2 // Биты поля:[I
143: длина массива
144: iconst_1
145: isub
146: iload_2
147: if_icmpne 193
150: Iinc 3, 1
153: перейти к 193
156: getstatiC#11 // Поле $ assertionsDisabled: Z
159: ИФН 178
162: нагрузка_0
163: getfield # 3 // Знак поля: I
166: iconst_1
167: if_icmpeq 178
170: новый #12 // класс java / lang / AssertionError
173: дуп
174: invokespecial # 13 // Метод java/lang/AssertionError."":()V
177: Атроу
178: iconst_0
179: istore_1
180: aload_0
181: getfield #2 // Биты поля:[I
184: aload_0
185: getfield #2 // Биты поля:[I
188: длина массива
189: iconst_1
190: isub
191: Iaload
192: istore_3
193: iload_3
194: Бипуш 24
196: иушр
197: i2b
198: дуп
199: магазин 4
201: iload_1
202: if_icmpeq 211
205: iconst_3
206: магазин 5
208: перейти к 254
211: iload_3
212: бипуш 16
214: иушр
215: i2b
216: дуп
217: магазин 4
219: iload_1
220: if_icmpeq 229
223: iconst_2
224: магазин 5
226: перейти к 254
229: iload_3
230: bipush 8
232: иушр
233: i2b
234: дуп
235: магазин 4
237: iload_1
238: if_icmpeq 247
241: iconst_1
242: магазин 5
244: перейти к 254
247: iload_3
248: i2b
249: магазин 4
251: iconst_0
252: магазин 5
254: iload 4
256: sipush 128
259: ианд
260: iload_1
261: Сипуш 128
264: ианд
265: if_icmpeq 272
268: iconst_1
269: перейти к 273
272: iconst_0
273: магазин 6
275: iconst_0
276: магазин 8
278: нагрузка_0
279: getfield #2 // Биты поля:[I
282: ifnonnull 325
285: iload 5
287: iconst_1
288: IADD
289: Илоад 6
291: Ифек 298
294: iconst_1
295: перейти к 299
298: iconst_0
299: IADD
300: байт newarray
302: Астор 7
304: getstatiC#11 // Поле $ assertionsDisabled: Z
307: ИФН 443
310: нагрузка 7
312: длина массива
313: iconst_4
314: if_icmple 443
317: новый #12 // класс java / lang / AssertionError
320: дуп
321: invokespecial # 13 // Метод java/lang/AssertionError."":()V
324: Атроу
325: iconst_4
326: aload_0
327: getfield #2 // Биты поля:[I
330: длина массива
331: iconst_1
332: isub
333: imul
334: iload 5
336: IADD
337: iconst_1
338: IADD
339: iload 6
341: Ифек 348
344: iconst_1
345: перейти к 349
348: iconst_0
349: IADD
350: байт newarray
352: Астор 7
354: iconst_0
355: магазин 9
357: илоад 9
359: aload_0
360: getfield #2 // Биты поля:[I
363: длина массива
364: iconst_1
365: isub
366: if_icmpge 443
369: aload_0
370: getfield #2 // Биты поля:[I
373: Илоад 9
375: Iaload
376: магазин 10
378: нагрузка_0
379: getfield # 3 // Знак поля: I
382: iconst_m1
383: if_icmpne 404
386: Илоад 10
388: iconst_m1
389: иксор
390: магазин 10
392: Илоад 9
394: iload_2
395: if_icmpgt 404
398: илоад 10
400: iconst_1
401: IADD
402: магазин 10
404: iconst_0
405: магазин 11
407: iload 11
409: iconst_4
410: if_icmpge 437
413: нагрузка 7
415: iload 8
417: iinc 8, 1
420: iload 10
422: i2b
423: Бастор
424: Илоад 10
426: бипуш 8
428: иушр
429: магазин 10
431: ИНК 11, 1
434: перейти к 407
437: ИНК 9, 1
440: перейти к 357
443: iconst_0
444: магазин 9
446: Илоад 9
448: iload 5
450: if_icmpgt 474
453: нагрузка 7
455: iload 8
457: iinc 8, 1
460: iload_3
461: i2b
462: Бастор
463: iload_3
464: бипуш 8
466: иушр
467: istore_3
468: ИНК 9, 1
471: переход к 446
474: iload 6
476: Ифек 488
479: нагрузка 7
481: нагрузка 7
483: длина массива
484: iconst_1
485: isub
486: iload_1
487: Бастор
488: нагрузка 7
490: возвращениеОбратите внимание, что getfield код операции выдавался компилятором каждый раз, когда sign а также bits поля были доступны.
Читая §17.4.5, "Порядок до и после", JLS8, я не понимаю, почему было бы необходимо испускать getfield код операции каждый раз, когда sign а также bits Доступ к полям (кроме первого раза).
Будет ли законным для компилятора Java испускать только два getfield коды операций и сохранить видимые тогда значения полей в кадре локальных переменных?
1 ответ
Решение
Это не только законно, но и, вероятно, произойдет после того, как код скомпилирован компилятором JIT (поднятие выражения является одной из доступных оптимизаций).
Например код ниже:
public class Test {
private boolean stop;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Test t = new Test();
new Thread(t::m).start();
// Thread.sleep(1000);
System.out.println("stop is now true");
t.stop = true;
}
private void m() {
while (!stop);
System.out.println("Finished");
}
}
быстро завершается (по крайней мере, на моей машине). Это не гарантируется, но поскольку поле выбирается каждый раз, существует момент, когда изменение распространяется и перехватывается.
Если я раскомментирую Thread.sleep(1000) тем не менее, программа никогда не заканчивается, потому что JIT имеет достаточно времени для оптимизации кода и замены stop жестко закодированным значением, т.е. false,