我正在用Java编写一组数据结构的可视化接口。这个想法是，这些类应该是算法的高性能实现，但带有嵌入式钩子，这样算法就可以交互显示。
有很多理由这样做，但如果你愿意接受这个表面上的请求，我想在算法中间嵌入调用，以识别特定的子部分刚刚完成。例如，一次排序算法。
我更希望图书馆既高效又允许这样做。在C++中，我会插入两个不同的模板或使用条件编译，可以合理地生成两个版本的代码。有什么方法可以在Java中实现这一点吗？我希望其他人能想出一个，因为我做不到。
新闻快讯。我试过这个实际的代码。
对于n=100000，在VISUALIZE作为静态变量但不是最终变量的情况下，插入排序大约需要9800毫秒，而在注释掉的情况下大约需要3100毫秒。因此，性能损失是不可接受的。
将visualize作为静态final，优化器确实会检测到它并将其删除，但既然它是final，我该怎么办？我无法动态打开和关闭可视化！
public class TestSort {
private static boolean VISUALIZE = false;
private static ArrayObserver ao;
public static void insertionSort(int[] x) {
for (int i = 1; i < x.length; i++) {
int temp = x[i];
int j = i - 1;
if (x[j] > temp) {
do {
x[j+1] = x[j];
/* if (VISUALIZE) {
ao.compare(i-1, i);
ao.copy(i-1, i);
}*/
} while (--j >= 0 && x[j] > temp);
x[j+1] = temp;
}
}
}
static Random r = new Random();
static int[] createRandomArray(int n) {
int[] x = new int[n];
for (int i = 0; i < x.length; i++)
x[i] = r.nextInt(100);
return x;
}
static void display(int[] x) {
for (int i = 0; i < x.length; i++)
System.out.print(x[i] + " ");
System.out.println();
}
public static void main(String args[]) {
//int[] x = {9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1};
int [] x = createRandomArray(100000);
ao = new ArrayObserver(x);
if (x.length < 20) display(x);
long t0 = System.currentTimeMillis();
insertionSort(x);
long t1 = System.currentTimeMillis();
if (x.length < 20) display(x);
System.out.println(t1-t0);
}
}
我认为您有几个选项：
- 对静态最终常量（例如布尔值）进行测试，该常量有条件地执行可视化接口代码。当您将常量设置为"off"时，JVM将消除死代码，并且您的代码将得到充分优化。当然，缺点是只能在编译时切换，但如果您真的想构建库的两个副本，这可能没问题
- 向确定是否调用视觉界面的函数添加一个额外参数，并在算法中进行必要的测试。这将增加少量的运行时开销，但可能是可以接受的。根据我的经验，我建议你对此进行基准测试，尽管这种对局部变量的测试通常足够便宜，你可以不用它（就CPU而言，可能只是一个寄存器测试，它可能比单个内存访问int[]数组的成本还要便宜…）
- 使用更高级别/元语言来表达算法，并使用代码生成技术来生成所需的实际代码（无论是否使用）。例如，我在Clojure中做过类似的事情。还可以选择直接使用ASM等工具生成字节码（如果您只关心执行，而不需要Java源代码）
- 使用文本预处理器。它应该可以很好地用于Java代码生成（就像它用于C/C++一样），尽管它不是一种常见的方法，而且您可能会发现它有点脆弱。你可能需要做一些聪明的事情，比如在文件系统中生成不同的类名等等
与C++相反，对本机代码的最终编译是在运行时完成的，在这种情况下，由于性能原因，完全不需要构建两个单独的版本。
如果将boolean作为参数传递给实现算法的类的构造函数以启用/禁用额外调用，并将其存储在final类变量（即常量）中，则当算法在紧密循环（="热点"）中执行时，Hotspot VM将编译类实例并删除死代码。这种运行时优化是用C++无法实现的。
但请注意，boolean测试的成本可能只占整个算法的一小部分。
编辑：你的测试表明这不起作用，尽管我不确定他们做得是否正确。您没有使用任何基准测试框架。最积极的优化将发生在服务器VM（-server）上，然后必须首先对代码进行适当的预热（前10000次左右的迭代将在未编译的情况下进行，这当然要慢得多）。此外，使用模板模式可能比final boolean有更好的优化机会，因为布尔检查无论如何都很便宜，而且编译器已知可以进行虚拟调用内联（据我所知）。
EDIT2：如果您不需要在运行时切换（毕竟条件编译和单独的构建对您也没有帮助），只需使用static final boolean，您知道它会得到优化。使用命令行参数或配置文件中的值初始化它，您可以在应用程序启动时轻松地在两个版本之间切换。
如果您这样做：
private static final ENABLED = false;
// Then later...
if(ENABLED){
call();
}
整个if块甚至不会包含在生成的字节码中（至少在较新的JVM中）。这是一种选择吗？
Java之所以没有预处理器，是为了防止程序员做你想做的事情。相反，你应该编写Java代码来实现你在预处理器指令中本来可以实现的功能，并让编译器优化生成的代码。这样，您最终将使用一种语言（而不是Java和预处理器DSL这两种语言）编写代码，从而使您在分析代码时使用的工具链更加简单。
在纯Java代码中解决问题的一种方法是使用Template方法模式。
正如这家伙声称要证明的那样，可以在运行时修改字节码来设置最终变量。我想你可以用同样的方法来设置static final VISUALIZE的打开和关闭。