即使从未抛出异常,使用try-catch块是否很昂贵?



我们知道捕捉异常的代价很高。但是,即使从未抛出异常,在Java中使用try-catch块是否也很昂贵?

我发现堆栈溢出问题/答案为什么尝试块昂贵?,但它是为。net。

try几乎没有任何费用。代码的元数据不是在运行时设置try,而是在编译时结构化,这样当抛出异常时,它现在执行一个相对昂贵的操作,即沿着堆栈向上走并查看是否存在任何可以捕获此异常的try块。从一个门外汉的角度来看,try也可能是免费的。实际上是抛出异常让你付出代价——但除非你抛出成百上千个异常,否则你仍然不会注意到代价。


try有一些与之相关的小成本。Java不能对try块中的代码进行一些优化,否则它会这样做。例如,Java经常会重新安排方法中的指令,以使其运行得更快——但是Java还需要保证,如果抛出异常,观察到的方法的执行,就像源代码中编写的语句一样,按照顺序执行,直到某些行。

因为在try块中可以抛出异常(在try块中的任何行!)有些异常是异步抛出的,比如在线程上调用stop(已弃用),甚至除了OutOfMemoryError几乎可以在任何地方发生之外),但是它可以被捕获,并且代码可以在同一方法中继续执行,因此很难推断可以进行的优化,因此它们不太可能发生。(必须有人给编译器编程来做这些事情,推理并保证正确性,等等。但是,在实践中,你不会注意到这样的事情。

让我们测量一下,好吗?

public abstract class Benchmark {
    final String name;
    public Benchmark(String name) {
        this.name = name;
    }
    abstract int run(int iterations) throws Throwable;
    private BigDecimal time() {
        try {
            int nextI = 1;
            int i;
            long duration;
            do {
                i = nextI;
                long start = System.nanoTime();
                run(i);
                duration = System.nanoTime() - start;
                nextI = (i << 1) | 1;
            } while (duration < 100000000 && nextI > 0);
            return new BigDecimal((duration) * 1000 / i).movePointLeft(3);
        } catch (Throwable e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
    @Override
    public String toString() {
        return name + "t" + time() + " ns";
    }
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Benchmark[] benchmarks = {
            new Benchmark("try") {
                @Override int run(int iterations) throws Throwable {
                    int x = 0;
                    for (int i = 0; i < iterations; i++) {
                        try {
                            x += i;
                        } catch (Exception e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                    return x;
                }
            }, new Benchmark("no try") {
                @Override int run(int iterations) throws Throwable {
                    int x = 0;
                    for (int i = 0; i < iterations; i++) {
                        x += i;
                    }
                    return x;
                }
            }
        };
        for (Benchmark bm : benchmarks) {
            System.out.println(bm);
        }
    }
}

在我的电脑上,打印如下:

try     0.598 ns
no try  0.601 ns

至少在这个简单的示例中,try语句对性能没有可测量的影响。请随意测量更复杂的。

一般来说,我建议不要担心语言结构的性能成本,直到有证据表明代码中存在实际的性能问题。或者正如Donald Knuth所说:"过早优化是万恶之源"。

try/catch可能对性能有一定影响。这是因为它阻止JVM进行一些优化。Joshua Bloch在"Effective Java"中说:

•将代码放在try-catch块中会抑制现代JVM实现可能执行的某些优化。

是的,正如其他人所说,try块抑制了围绕它的{}字符的一些优化。特别是,优化器必须假设异常可能在块内的任何点发生,因此不能保证语句得到执行。

例如:

    try {
        int x = a + b * c * d;
        other stuff;
    }
    catch (something) {
        ....
    }
    int y = a + b * c * d;
    use y somehow;

如果没有try,计算出的分配给x的值可以保存为"公共子表达式",重新分配给y。但是由于try,不能保证第一个表达式曾经求过值,所以表达式必须重新计算。这在"直线"代码中通常不是什么大事,但在循环中可能很重要。

但是,应该注意的是,这只适用于JITCed代码。javac只做了少量的优化,字节码解释器进入/离开try块的成本为零。(没有生成字节码来标记块边界。)

best:

public class TryFinally {
    public static void main(String[] argv) throws Throwable {
        try {
            throw new Throwable();
        }
        finally {
            System.out.println("Finally!");
        }
    }
}
输出:

C:JavaTools>java TryFinally
Finally!
Exception in thread "main" java.lang.Throwable
        at TryFinally.main(TryFinally.java:4)

javap的输出:

C:JavaTools>javap -c TryFinally.class
Compiled from "TryFinally.java"
public class TryFinally {
  public TryFinally();
    Code:
       0: aload_0
       1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
       4: return
  public static void main(java.lang.String[]) throws java.lang.Throwable;
    Code:
       0: new           #2                  // class java/lang/Throwable
       3: dup
       4: invokespecial #3                  // Method java/lang/Throwable."<init>":()V
       7: athrow
       8: astore_1
       9: getstatic     #4                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
      12: ldc           #5                  // String Finally!
      14: invokevirtual #6                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
      17: aload_1
      18: athrow
    Exception table:
       from    to  target type
           0     9     8   any
}

没有"转到"。

又是一个微基准测试(源代码)。

我创建了一个测试,在这个测试中,我基于异常百分比度量尝试捕获和不尝试捕获的代码版本。10%百分比意味着10%的测试用例除以零用例。在一种情况下,它由try-catch块处理,在另一种情况下由条件运算符处理。以下是我的结果表:

OS: Windows 8 6.2 x64
JVM: Oracle Corporation Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM 23.25-b01
<>之前百分比| Result (try/if, ns)0% | 88/901% | 89/8710% | 86/9790% | 85/83之前

说明这两种情况之间没有显著差异

要理解为什么不能执行优化,了解底层机制是很有用的。我能找到的最简洁的例子是用C宏实现的:http://www.di.unipi.it/~nids/docs/longjump_try_trow_catch.html

#include <stdio.h>
#include <setjmp.h>
#define TRY do{ jmp_buf ex_buf__; switch( setjmp(ex_buf__) ){ case 0: while(1){
#define CATCH(x) break; case x:
#define FINALLY break; } default:
#define ETRY } }while(0)
#define THROW(x) longjmp(ex_buf__, x)

编译器通常难以确定跳转是否可以本地化到X, Y和Z,因此它们跳过无法保证安全的优化,但实现本身相当轻松。

我发现捕捉NullPointException非常昂贵。对于1.2k的操作,当我以同样的方式处理if(object==null)时,时间是200ms和12ms,这对我来说是相当的改进。

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