Java 9 中的 Class.cast 和 Class.isInstance 方法在通过类变量调用时实际上是内在的吗?

Question

我在Java 9中查看新的内部方法，发现现在方法Class.cast和Class.isInstance也是固有的。

我做了简单的基准测试来检查：

@BenchmarkMode(Mode.Throughput)
@Fork(1)
@State(Scope.Thread)
@Warmup(iterations = 10, time = 1, batchSize = 1000)
@Measurement(iterations = 20, time = 1, batchSize = 1000)
public class Casting {
    public Object msg;
    public Class<String> type;
    @Setup
    public void setup(BenchmarkParams params) {
        type = String.class;
        msg = "123";
    }
    @Benchmark
    public boolean isInstanceMethod() {
        return type.isInstance(msg);
    }
    @Benchmark
    public boolean isInstanceMethodExplicit() {
        return String.class.isInstance(msg);
    }
    @Benchmark
    public boolean isInstanceRegular() {
        return msg instanceof String;
    }
    @Benchmark
    public String castMethod() {
        return type.cast(msg);
    }
    @Benchmark
    public String castMethodExplicit() {
        return String.class.cast(msg);
    }
    @Benchmark
    public String castRegular() {
        return (String) msg;
    }
}

结果：

Benchmark                          Mode  Cnt       Score       Error  Units
Casting.castMethod                thrpt   20  254604.793 ±  3863.859  ops/s
Casting.castMethodExplicit        thrpt   20  336046.787 ± 10059.986  ops/s
Casting.castRegular               thrpt   20  344369.229 ±  4855.492  ops/s
Casting.isInstanceMethod          thrpt   20  325867.697 ±  6511.731  ops/s
Casting.isInstanceMethodExplicit  thrpt   20  415387.363 ±  2993.788  ops/s
Casting.isInstanceRegular         thrpt   20  396613.371 ± 16799.378  ops/s

环境：

# JMH version: 1.19
# VM version: JDK 9, VM 9+181
# VM invoker: /usr/lib/jvm/java-9-oracle/bin/java

结果似乎有点出乎意料。Class.cast 和 Class.isInstance 在通过类变量调用它们时都较慢。我的理解是，内在应该使这两种方法都像替代方案一样快。变量会破坏内在优化吗？或者这个开销是意料之中的？

Answer 1

方法具有内在性，并且它们对变量而不是常量的工作速度较慢，这两者之间没有矛盾。

考虑表达式 Math.min(a, 2) 和 Math.min(a, b) 。在这两种情况下，方法 Math.min 都是固有的。然而，第一个表达式显然更快，因为不需要加载变量b，并且编译器可以直接在cmp指令中内联常量 2。

isInstance/cast方法也是如此。当type不是常量时，JVM 仍然需要加载变量，检查它是否为非空，然后从实例加载 VM Klass 指针java.lang.Class。

您可以通过显式禁用内部函数来验证它们是否有效。在这种情况下，基准测试会慢得多。

@Benchmark
public String castMethod() {
    return type.cast(msg);
}
@Benchmark
@Fork(jvmArgs = {
        "-XX:+UnlockDiagnosticVMOptions",
        "-XX:DisableIntrinsic=_Class_cast,_isInstance",
})
public String castMethodNoIntrinsic() {
    return type.cast(msg);
}

结果：

Benchmark                      Mode  Cnt   Score   Error  Units
Casting.castMethod             avgt   10   4,777 ± 0,065  ns/op
Casting.castMethodNoIntrinsic  avgt   10  28,557 ± 0,124  ns/op