Java 有两种方法来检查两个 boolean 值是否不同。您可以将它们与 != 或 ^ (xor) 进行比较。当然，这两个运算符在所有情况下都会产生相同的结果。尽管如此，将它们都包括在内还是有意义的，例如在 What's the difference between XOR and NOT-EQUAL-TO? 中讨论过的。 .对于开发人员来说，根据上下文更喜欢一个甚至是有意义的——有时“这些 boolean 值中的一个是真的”读起来更好，而其他时候“这两个 boolean 值是否不同”更好地传达了意图。所以，也许使用哪一个应该是品味和风格的问题。

令我吃惊的是 javac 并没有对它们一视同仁!考虑这个类:

class Test {
  public boolean xor(boolean p, boolean q) {
    return p ^ q;
  }
  public boolean inequal(boolean p, boolean q) {
    return p != q;
  }
}

显然，这两种方法具有相同的可见行为。但是它们有不同的字节码:

$ javap -c Test
Compiled from "Test.java"
class Test {
  Test();
    Code:
       0: aload_0
       1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
       4: return

  public boolean xor(boolean, boolean);
    Code:
       0: iload_1
       1: iload_2
       2: ixor
       3: ireturn

  public boolean inequal(boolean, boolean);
    Code:
       0: iload_1
       1: iload_2
       2: if_icmpeq     9
       5: iconst_1
       6: goto          10
       9: iconst_0
      10: ireturn
}

如果非要我猜的话，我会说 xor 的性能更好，因为它只返回比较的结果；增加跳跃和额外的负荷似乎是在浪费工作。但是我没有猜测，而是使用 Clojure 的“criterium”基准测试工具对这两种方法的数十亿次调用进行了基准测试。它已经足够接近了，虽然看起来 xor 快了一点，但我在统计方面还不够好，无法判断结果是否显着:

user=> (let [t (Test.)] (bench (.xor t true false)))
Evaluation count : 4681301040 in 60 samples of 78021684 calls.
             Execution time mean : 4.273428 ns
    Execution time std-deviation : 0.168423 ns
   Execution time lower quantile : 4.044192 ns ( 2.5%)
   Execution time upper quantile : 4.649796 ns (97.5%)
                   Overhead used : 8.723577 ns

Found 2 outliers in 60 samples (3.3333 %)
    low-severe   2 (3.3333 %)
 Variance from outliers : 25.4745 % Variance is moderately inflated by outliers
user=> (let [t (Test.)] (bench (.inequal t true false)))
Evaluation count : 4570766220 in 60 samples of 76179437 calls.
             Execution time mean : 4.492847 ns
    Execution time std-deviation : 0.162946 ns
   Execution time lower quantile : 4.282077 ns ( 2.5%)
   Execution time upper quantile : 4.813433 ns (97.5%)
                   Overhead used : 8.723577 ns

Found 2 outliers in 60 samples (3.3333 %)
    low-severe   2 (3.3333 %)
 Variance from outliers : 22.2554 % Variance is moderately inflated by outliers

在性能方面，是否有某种理由更喜欢编写一个而不是另一个？¹？在某些情况下，它们的实现差异使一个比另一个更合适？或者，有谁知道为什么 javac 以如此不同的方式实现这两个相同的操作？

¹ 当然，我不会鲁莽地使用这些信息进行微优化。我只是好奇这一切是如何运作的。

最佳答案

好吧，我将提供 CPU 如何很快翻译并更新帖子，但与此同时，您看到的差异太小而无法关心。

Java 中的字节码并不表示方法执行的速度(或速度)有多快，有两种 JIT 编译器一旦足够热，就会使该方法看起来完全不同。众所周知，javac 在编译 代码后只做很少的优化，真正的优化来自 JIT。

我已经使用 JMH 进行了一些测试，为此仅使用 C1 编译器或将 C2 替换为 GraalVM 或根本没有 JIT ...(后面有很多测试代码，您可以跳过它，只看结果，这是使用 jdk-12 顺便说一句).此代码使用 JMH - 在微型基准测试的 Java 世界中使用的事实上的工具(众所周知，如果手动完成，它们容易出错)。

@Warmup(iterations = 10)
@OutputTimeUnit(TimeUnit.NANOSECONDS)
@Measurement(iterations = 2, time = 2, timeUnit = TimeUnit.SECONDS)
public class BooleanCompare {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Options opt = new OptionsBuilder()
            .include(BooleanCompare.class.getName())
            .build();

        new Runner(opt).run();
    }

    @Benchmark
    @BenchmarkMode(Mode.AverageTime)
    @Fork(1)
    public boolean xor(BooleanExecutionPlan plan) {
        return plan.booleans()[0] ^ plan.booleans()[1];
    }

    @Benchmark
    @BenchmarkMode(Mode.AverageTime)
    @Fork(1)
    public boolean plain(BooleanExecutionPlan plan) {
        return plan.booleans()[0] != plan.booleans()[1];
    }

    @Benchmark
    @BenchmarkMode(Mode.AverageTime)
    @Fork(value = 1, jvmArgsAppend = "-Xint")
    public boolean xorNoJIT(BooleanExecutionPlan plan) {
        return plan.booleans()[0] != plan.booleans()[1];
    }

    @Benchmark
    @BenchmarkMode(Mode.AverageTime)
    @Fork(value = 1, jvmArgsAppend = "-Xint")
    public boolean plainNoJIT(BooleanExecutionPlan plan) {
        return plan.booleans()[0] != plan.booleans()[1];
    }

    @Benchmark
    @BenchmarkMode(Mode.AverageTime)
    @Fork(value = 1, jvmArgsAppend = "-XX:-TieredCompilation")
    public boolean xorC2Only(BooleanExecutionPlan plan) {
        return plan.booleans()[0] != plan.booleans()[1];
    }

    @Benchmark
    @BenchmarkMode(Mode.AverageTime)
    @Fork(value = 1, jvmArgsAppend = "-XX:-TieredCompilation")
    public boolean plainC2Only(BooleanExecutionPlan plan) {
        return plan.booleans()[0] != plan.booleans()[1];
    }

    @Benchmark
    @BenchmarkMode(Mode.AverageTime)
    @Fork(value = 1, jvmArgsAppend = "-XX:TieredStopAtLevel=1")
    public boolean xorC1Only(BooleanExecutionPlan plan) {
        return plan.booleans()[0] != plan.booleans()[1];
    }

    @Benchmark
    @BenchmarkMode(Mode.AverageTime)
    @Fork(value = 1, jvmArgsAppend = "-XX:TieredStopAtLevel=1")
    public boolean plainC1Only(BooleanExecutionPlan plan) {
        return plan.booleans()[0] != plan.booleans()[1];
    }

    @Benchmark
    @BenchmarkMode(Mode.AverageTime)
    @Fork(value = 1,
        jvmArgsAppend = {
            "-XX:+UnlockExperimentalVMOptions",
            "-XX:+EagerJVMCI",
            "-Dgraal.ShowConfiguration=info",
            "-XX:+UseJVMCICompiler",
            "-XX:+EnableJVMCI"
        })
    public boolean xorGraalVM(BooleanExecutionPlan plan) {
        return plan.booleans()[0] != plan.booleans()[1];
    }

    @Benchmark
    @BenchmarkMode(Mode.AverageTime)
    @Fork(value = 1,
        jvmArgsAppend = {
            "-XX:+UnlockExperimentalVMOptions",
            "-XX:+EagerJVMCI",
            "-Dgraal.ShowConfiguration=info",
            "-XX:+UseJVMCICompiler",
            "-XX:+EnableJVMCI"
        })
    public boolean plainGraalVM(BooleanExecutionPlan plan) {
        return plan.booleans()[0] != plan.booleans()[1];
    }

}

结果:

BooleanCompare.plain         avgt    2    3.125          ns/op
BooleanCompare.xor           avgt    2    2.976          ns/op

BooleanCompare.plainC1Only   avgt    2    3.400          ns/op
BooleanCompare.xorC1Only     avgt    2    3.379          ns/op

BooleanCompare.plainC2Only   avgt    2    2.583          ns/op
BooleanCompare.xorC2Only     avgt    2    2.685          ns/op

BooleanCompare.plainGraalVM  avgt    2    2.980          ns/op
BooleanCompare.xorGraalVM    avgt    2    3.868          ns/op

BooleanCompare.plainNoJIT    avgt    2  243.348          ns/op
BooleanCompare.xorNoJIT      avgt    2  201.342          ns/op

我不是一个多才多艺的人，无法阅读汇编程序，尽管我有时喜欢这样做……这里有一些有趣的东西。如果我们这样做:

C1 compiler only with !=

/*
 * run many iterations of this with :
 *  java -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions  
 *       -XX:TieredStopAtLevel=1  
 *       "-XX:CompileCommand=print,com/so/BooleanCompare.compare"  
 *       com.so.BooleanCompare
 */
public static boolean compare(boolean left, boolean right) {
    return left != right;
}

我们得到:

  0x000000010d1b2bc7: push   %rbp
  0x000000010d1b2bc8: sub    $0x30,%rsp  ;*iload_0 {reexecute=0 rethrow=0 return_oop=0}
                                         ; - com.so.BooleanCompare::compare@0 (line 22)

  0x000000010d1b2bcc: cmp    %edx,%esi
  0x000000010d1b2bce: mov    $0x0,%eax
  0x000000010d1b2bd3: je     0x000000010d1b2bde
  0x000000010d1b2bd9: mov    $0x1,%eax
  0x000000010d1b2bde: and    $0x1,%eax
  0x000000010d1b2be1: add    $0x30,%rsp
  0x000000010d1b2be5: pop    %rbp

对我来说，这段代码有点明显:将 0 放入 eax，compare (edx, esi) -> 如果不相等，将 1 放入 eax 。返回 eax & 1。

C1 compiler with ^:

public static boolean compare(boolean left, boolean right) {
     return left ^ right;
}



  # parm0:    rsi       = boolean
  # parm1:    rdx       = boolean
  #           [sp+0x40]  (sp of caller)
  0x000000011326e5c0: mov    %eax,-0x14000(%rsp)
  0x000000011326e5c7: push   %rbp
  0x000000011326e5c8: sub    $0x30,%rsp   ;*iload_0 {reexecute=0 rethrow=0 return_oop=0}
                                          ; - com.so.BooleanCompare::compare@0 (line 22)

  0x000000011326e5cc: xor    %rdx,%rsi
  0x000000011326e5cf: and    $0x1,%esi
  0x000000011326e5d2: mov    %rsi,%rax
  0x000000011326e5d5: add    $0x30,%rsp
  0x000000011326e5d9: pop    %rbp

我真的不知道为什么这里需要 和 $0x1,%esi ，否则我猜这也相当简单。

But if I enable C2 compiler, things are a lot more interesting.

/**
 * run with java
 * -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions
 * -XX:CICompilerCount=2
 * -XX:-TieredCompilation
 * "-XX:CompileCommand=print,com/so/BooleanCompare.compare"
 * com.so.BooleanCompare
 */
public static boolean compare(boolean left, boolean right) {
    return left != right;
}



  # parm0:    rsi       = boolean
  # parm1:    rdx       = boolean
  #           [sp+0x20]  (sp of caller)
  0x000000011a2bbfa0: sub    $0x18,%rsp
  0x000000011a2bbfa7: mov    %rbp,0x10(%rsp)                

  0x000000011a2bbfac: xor    %r10d,%r10d
  0x000000011a2bbfaf: mov    $0x1,%eax
  0x000000011a2bbfb4: cmp    %edx,%esi
  0x000000011a2bbfb6: cmove  %r10d,%eax                     

  0x000000011a2bbfba: add    $0x10,%rsp
  0x000000011a2bbfbe: pop    %rbp

我什至没有看到经典的结尾 push ebp;移动 ebp，特别是； sub esp, x，而不是一些非常不寻常的东西(至少对我来说)通过:

 sub    $0x18,%rsp
 mov    %rbp,0x10(%rsp)

 ....
 add    $0x10,%rsp
 pop    %rbp

再次，比我多才多艺的人可以有希望地解释。否则它就像生成的 C1 的更好版本:

xor    %r10d,%r10d // put zero into r10d
mov    $0x1,%eax   // put 1 into eax
cmp    %edx,%esi   // compare edx and esi
cmove  %r10d,%eax  // conditionally move the contents of r10d into eax

AFAIK cmp/cmove 优于 cmp/je 因为分支预测 - 这至少是我读过的......

XOR with C2 compiler:

public static boolean compare(boolean left, boolean right) {
    return left ^ right;
}



  0x000000010e6c9a20: sub    $0x18,%rsp
  0x000000010e6c9a27: mov    %rbp,0x10(%rsp)                

  0x000000010e6c9a2c: xor    %edx,%esi
  0x000000010e6c9a2e: mov    %esi,%eax
  0x000000010e6c9a30: and    $0x1,%eax
  0x000000010e6c9a33: add    $0x10,%rsp
  0x000000010e6c9a37: pop    %rbp

看起来确实与 C1 编译器生成的几乎相同。

关于java - 对于 boolean 值，(p ^ q) 和 (p != q) 之间是否存在有用的区别？，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/55598277/