我正在尝试编写这样的方法:
static boolean fitsInDouble(long x) {
// return true if x can be represented
// as a numerically-equivalent double
}
我正在努力寻找最有效的实现方式。我选择了一个，但后来一位同事运行了基准测试并得到了不同的相对结果。对我来说最快的实现对他来说并不是最快的。
这些基准有什么问题吗？
package rnd;
import org.openjdk.jmh.annotations.Benchmark;
import org.openjdk.jmh.annotations.BenchmarkMode;
import org.openjdk.jmh.annotations.Fork;
import org.openjdk.jmh.annotations.Measurement;
import org.openjdk.jmh.annotations.Mode;
import org.openjdk.jmh.annotations.OutputTimeUnit;
import org.openjdk.jmh.annotations.Scope;
import org.openjdk.jmh.annotations.State;
import org.openjdk.jmh.annotations.Warmup;
import org.openjdk.jmh.infra.Blackhole;
import org.openjdk.jmh.runner.Runner;
import org.openjdk.jmh.runner.options.Options;
import org.openjdk.jmh.runner.options.OptionsBuilder;
import java.math.BigDecimal;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
@State(Scope.Thread)
@BenchmarkMode(Mode.AverageTime)
@OutputTimeUnit(TimeUnit.NANOSECONDS)
@Fork(1)
@Measurement(iterations = 5)
@Warmup(iterations = 5)
public class Benchmarks {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Options options = new OptionsBuilder()
.include(Benchmarks.class.getName())
.build();
new Runner(options).run();
}
@Benchmark
public void bigDecimal(Blackhole bh) {
for (long x : NUMBERS) bh.consume(bigDecimal(x));
}
@Benchmark
public void cast(Blackhole bh) {
for (long x : NUMBERS) bh.consume(cast(x));
}
@Benchmark
public void zeros(Blackhole bh) {
for (long x : NUMBERS) bh.consume(zeros(x));
}
public static boolean bigDecimal(long x) {
BigDecimal a = new BigDecimal(x);
BigDecimal b = new BigDecimal((double) x);
return a.compareTo(b) == 0;
}
public static boolean cast(long x) {
return x == (long) (double) x
&& x != Long.MAX_VALUE;
}
public static boolean zeros(long x) {
long a = Math.abs(x);
int z = Long.numberOfLeadingZeros(a);
return z > 10 || Long.numberOfTrailingZeros(a) > 10 - z;
}
private static final long[] NUMBERS = {
0,
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10,
-1, -2, -3, -4, -5, -6, -7, -8, -9, -10,
123, 456, 789,
-123, -456, -789,
101112, 131415, 161718,
-101112, -131415, -161718,
11L,
222L,
3333L,
44444L,
555555L,
6666666L,
77777777L,
888888888L,
9999999999L,
1111L,
22222L,
333333L,
4444444L,
55555555L,
666666666L,
7777777777L,
88888888888L,
999999999999L,
11111111,
222222222,
3333333333L,
44444444444L,
555555555555L,
6666666666666L,
77777777777777L,
888888888888888L,
9999999999999999L,
Long.MAX_VALUE,
Long.MAX_VALUE - 1,
Long.MIN_VALUE,
Long.MIN_VALUE + 1,
(1L << 53),
(1l << 53) + 1,
(1l << 53) + 2,
(1l << 60),
(1l << 60) + 1,
(1l << 60) + 8,
(1l << 60) + 32,
(1l << 60) + 64,
(1l << 60) + 128,
(1l << 60) + 256,
(-1L << 53),
(-1L << 53) - 1,
(-1L << 53) - 2,
(-1l << 60),
(-1l << 60) - 1,
(-1l << 60) - 8,
(-1l << 60) - 32,
(-1l << 60) - 64,
(-1l << 60) - 128,
(-1l << 60) - 256
};
}
我们的环境存在细微差别。
我:Windows 10，JDK 1.8.0_45，“zeros”是最快的
他:Windows 7，JDK 1.8.0_20，“投”最快
无论是在 IDE 中还是在命令行中运行，我们的结果在每次运行中都是自洽的。我们使用的是 JMH 1.10.5。
这里发生了什么？基准测试似乎不可信，我不知道如何修复它。
最佳答案
即使在具有相同环境的同一台机器上，我也可以重现不同的结果:有时 cast 稍微快一些，有时 zeros 是。
# JMH 1.10.5 (released 9 days ago)
# VM invoker: C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_40\jre\bin\java.exe
# VM options: -Didea.launcher.port=7540 -Didea.launcher.bin.path=C:\Program Files (x86)\IDEA 14.1.3\bin -Dfile.encoding=UTF-8
# Warmup: 3 iterations, 1 s each
# Measurement: 5 iterations, 1 s each
# Timeout: 10 min per iteration
# Threads: 1 thread, will synchronize iterations
# Benchmark mode: Average time, time/op
# Benchmark: bench.LongDouble.cast
# Run progress: 0,00% complete, ETA 00:01:20
# Fork: 1 of 5
# Warmup Iteration 1: 513,793 ns/op
# Warmup Iteration 2: 416,508 ns/op
# Warmup Iteration 3: 402,110 ns/op
Iteration 1: 402,535 ns/op
Iteration 2: 403,999 ns/op
Iteration 3: 404,871 ns/op
Iteration 4: 404,845 ns/op
Iteration 5: 401,705 ns/op
# Run progress: 10,00% complete, ETA 00:01:16
# Fork: 2 of 5
# Warmup Iteration 1: 421,552 ns/op
# Warmup Iteration 2: 418,925 ns/op
# Warmup Iteration 3: 421,813 ns/op
Iteration 1: 420,978 ns/op
Iteration 2: 422,940 ns/op
Iteration 3: 422,009 ns/op
Iteration 4: 423,011 ns/op
Iteration 5: 422,406 ns/op
# Run progress: 20,00% complete, ETA 00:01:07
# Fork: 3 of 5
# Warmup Iteration 1: 414,057 ns/op
# Warmup Iteration 2: 410,364 ns/op
# Warmup Iteration 3: 402,330 ns/op
Iteration 1: 402,776 ns/op
Iteration 2: 404,764 ns/op
Iteration 3: 400,346 ns/op
Iteration 4: 403,227 ns/op
Iteration 5: 403,350 ns/op
# Run progress: 30,00% complete, ETA 00:00:58
# Fork: 4 of 5
# Warmup Iteration 1: 422,161 ns/op
# Warmup Iteration 2: 419,118 ns/op
# Warmup Iteration 3: 402,990 ns/op
Iteration 1: 401,592 ns/op
Iteration 2: 402,999 ns/op
Iteration 3: 403,035 ns/op
Iteration 4: 402,625 ns/op
Iteration 5: 403,396 ns/op
# Run progress: 40,00% complete, ETA 00:00:50
# Fork: 5 of 5
# Warmup Iteration 1: 422,621 ns/op
# Warmup Iteration 2: 419,596 ns/op
# Warmup Iteration 3: 403,047 ns/op
Iteration 1: 403,438 ns/op
Iteration 2: 405,066 ns/op
Iteration 3: 403,271 ns/op
Iteration 4: 403,021 ns/op
Iteration 5: 402,162 ns/op
Result "cast":
406,975 ?(99.9%) 5,906 ns/op [Average]
(min, avg, max) = (400,346, 406,975, 423,011), stdev = 7,884
CI (99.9%): [401,069, 412,881] (assumes normal distribution)
# JMH 1.9.3 (released 114 days ago, please consider updating!)
# VM invoker: C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_40\jre\bin\java.exe
# VM options: -Didea.launcher.port=7540 -Didea.launcher.bin.path=C:\Program Files (x86)\IDEA 14.1.3\bin -Dfile.encoding=UTF-8
# Warmup: 3 iterations, 1 s each
# Measurement: 5 iterations, 1 s each
# Timeout: 10 min per iteration
# Threads: 1 thread, will synchronize iterations
# Benchmark mode: Average time, time/op
# Benchmark: bench.LongDouble.zeros
# Run progress: 50,00% complete, ETA 00:00:41
# Fork: 1 of 5
# Warmup Iteration 1: 439,529 ns/op
# Warmup Iteration 2: 437,752 ns/op
# Warmup Iteration 3: 390,530 ns/op
Iteration 1: 389,394 ns/op
Iteration 2: 391,453 ns/op
Iteration 3: 390,446 ns/op
Iteration 4: 390,822 ns/op
Iteration 5: 389,850 ns/op
# Run progress: 60,00% complete, ETA 00:00:33
# Fork: 2 of 5
# Warmup Iteration 1: 438,252 ns/op
# Warmup Iteration 2: 437,446 ns/op
# Warmup Iteration 3: 448,328 ns/op
Iteration 1: 389,979 ns/op
Iteration 2: 392,741 ns/op
Iteration 3: 390,575 ns/op
Iteration 4: 390,492 ns/op
Iteration 5: 390,000 ns/op
# Run progress: 70,00% complete, ETA 00:00:25
# Fork: 3 of 5
# Warmup Iteration 1: 447,939 ns/op
# Warmup Iteration 2: 444,489 ns/op
# Warmup Iteration 3: 414,433 ns/op
Iteration 1: 417,409 ns/op
Iteration 2: 413,518 ns/op
Iteration 3: 413,388 ns/op
Iteration 4: 414,040 ns/op
Iteration 5: 415,935 ns/op
# Run progress: 80,00% complete, ETA 00:00:16
# Fork: 4 of 5
# Warmup Iteration 1: 439,012 ns/op
# Warmup Iteration 2: 437,345 ns/op
# Warmup Iteration 3: 388,208 ns/op
Iteration 1: 395,647 ns/op
Iteration 2: 389,221 ns/op
Iteration 3: 387,539 ns/op
Iteration 4: 388,524 ns/op
Iteration 5: 387,623 ns/op
# Run progress: 90,00% complete, ETA 00:00:08
# Fork: 5 of 5
# Warmup Iteration 1: 446,116 ns/op
# Warmup Iteration 2: 446,622 ns/op
# Warmup Iteration 3: 409,116 ns/op
Iteration 1: 409,761 ns/op
Iteration 2: 410,146 ns/op
Iteration 3: 410,060 ns/op
Iteration 4: 409,370 ns/op
Iteration 5: 411,114 ns/op
Result "zeros":
399,162 ?(99.9%) 8,487 ns/op [Average]
(min, avg, max) = (387,539, 399,162, 417,409), stdev = 11,330
CI (99.9%): [390,675, 407,649] (assumes normal distribution)
# Run complete. Total time: 00:01:23
Benchmark Mode Cnt Score Error Units
LongDouble.cast avgt 25 406,975 ± 5,906 ns/op
LongDouble.zeros avgt 25 399,162 ± 8,487 ns/op
经过一些分析，我发现问题不在基准测试中，而是在 JMH 中。 perfasm 分析器指向 Blackhole.consume 方法:
public final void consume(boolean bool) {
boolean bool1 = this.bool1; // volatile read
boolean bool2 = this.bool2;
if (bool == bool1 & bool == bool2) {
// SHOULD NEVER HAPPEN
nullBait.bool1 = bool; // implicit null pointer exception
}
}
有趣的部分是 bool1 和 bool2 是如何初始化的:
Random r = new Random(System.nanoTime());
...
bool1 = r.nextBoolean(); bool2 = !bool1;
是的，每次都是随机的!如您所知，JIT 编译器依赖于运行时执行配置文件，因此生成的代码会根据 bool1 和 bool2 的初始值略有不同，特别是在一半情况下它认为分支已被占用，其余的一半未被占用。这就是差异的来源。
我已经提交了 the report针对 JMH 提出的修复建议，以防作者确认缺陷。
关于java - 这个 JMH 基准在机器之间不一致 - 为什么？，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/32411050/
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