性能优化之代码的指令层优化

前两天发了一个关于三目运算符优化的动态，以code review的形式和大家交流，后来发现大家交流的很热烈，各抒己见，很nice，有沟通才有碰撞，有碰撞才有深刻的理解和进步。本文给出优化的原因和方法，感兴趣的可以看下。

讨论的内容如下，即下面划线部分的代码可以进行优化，理由是：已装箱的值被拆箱，然后又立即重新装箱！这对性能有影响

建议优化类型不一致的三目运算符.png

大家的讨论主要集中在两点：

1. 怎么优化
2. 没必要，纯属工作不饱和或者瞎折腾

针对第一点，今天本文会给出详细的答案；针对第二点，大家说的也没错，这种优化，你不管系统基本照样运行，但是，作为程序员，拿追剧、刷视频的时间来折腾一些技术，我是很喜欢的，喜欢和这种细节battle，不弄明白吃饭也不香。很多时候，我们要具有瞎折腾的勇气和好奇心，尤其是在当下这种浮躁的环境下；当然，这都是本文的题外话，扯远了。

OK，我们言归正传。为什么三目运算符中包装类型和基本类型共存时会影响性能呢？比如：

Integer brandId = Objects.isNull(content.getBrandId()) ? 0 : content.getBrandId();

首先影响性能是肯定的(性能优化不是银弹，高并发场景下我们需要方方面面的优化)。要知道上述代码为什么会影响性能就要从java代码的执行原理来说了，大家应该都知道我们写的.java文件要想被执行，需要经过加载->链接->初始化，然后JVM才会执行对应的代码，JVM拿到class文件即字节码文件去执行对应的指令。如下图：

简要流程.png

所以对于上图中的代码，即如下代码：

for (StrategyContentDO content : saveRequestDTO.getStrategyContentList()) {
            Integer categoryId = content.getCategoryId();
            Integer brandId = Objects.isNull(content.getBrandId()) ? 0 : content.getBrandId();
            doCheck4Busi(uniqueChecker, content, categoryId, brandId);
}

我们需要拿到它的字节码对应的JVM执行指令，一看便知。你可以通过javac命令编译Java文件为字节码文件，即javac xxx.java，因为字节码文件我们人类看不懂，所以你可以再用javap命令将字节码文件反汇编为JVM的执行指令，这个执行指令我们是可以阅读的，即javap -c xxx。上述获取执行指令的过程觉得麻烦，这里推荐idea中的一个插件：jclasslib Bytecode Viewer（文末有使用说明，很简单很方便）。这里我贴出相关代码的执行指令，我们一起看下：

没有优化时的代码对应的JVM执行指令：

......省略一些无关指令
190 aload 6
192 invokevirtual #25 
195 astore 7
197 aload 6
199 invokevirtual #26 
202 invokestatic #27 
205 ifeq 212 (+7)
208 iconst_0
209 goto 220 (+11)
212 aload 6
214 invokevirtual #26 
217 invokevirtual #28 
220 invokestatic #4 
223 astore 8
225 aload 4
227 aload 6
229 aload 7
231 aload 8
233 invokestatic #29 
236 goto 168 (-68)
239 return

从上述指令集中可以清晰的看到代码的执行过程：

JVM执行指令的流程.png

从代码的运行指令中我们看到，这段代码：

Integer brandId = Objects.isNull(content.getBrandId()) ? 0 : content.getBrandId();

当字段brandId等于null时，基本类型0需要装箱，不为null时，代码的执行要先拆箱再装箱。

那怎么优化呢？也很简单，我们保持三目运算符中字段类型一致即可（避免频繁装拆箱），代码处理如下：

//缓存的Integer常量
public static final Integer INTEGER_ZERO = 0;

三目运算符中保持类型一致.png

优化后Java代码对应的JVM执行指令集：

......省略一些无关的指令
190 aload 6
192 invokevirtual #25 
195 astore 7
197 aload 6
199 invokevirtual #26 
202 invokestatic #27 
205 ifeq 214 (+9)
208 getstatic #28 
211 goto 219 (+8)
214 aload 6
216 invokevirtual #26 
219 astore 8
221 aload 4
223 aload 6
225 aload 7
227 aload 8
229 invokestatic #29 
232 goto 168 (-64)
235 return

指令中没有装箱拆箱指令了.png

从优化后的指令中可以看出，三目运算符没有装拆箱的指令了，减少了JVM要执行的指令数，也就减小了系统的执行时间，这实际上就是所谓的性能优化中的指令层优化。

后记

性能优化不是银弹，这世界上不存在一种万能的数据结构去高性能的存、取任何类型的数据，也不存在一种万能的性能优化方法去优化所有的性能问题。缓存、接口内部处理并发化，外部调用异步化、合理的数据结构、合理的代码处理(预热、空间换时间等，而不是全部甩给JVM)等等等等，都是影响性能的因素。指令级别的优化实际上到处都有，如Spring框架、Mybatis框架等等，有时候只是我们不了解，所以看到了也不认识，也就不知道了。所以有时候刷剧的时间偶尔了解些”无用的东西“，对自己的技术之路或许会有意想不到的收获。
OK，咱们回聊~

jclasslib Bytecode Viewer插件使用说明：

1.安装插件

008650e0222a3151476f6d84e63b7b8.png

2.rebuild项目

e52d58a0033ad82522f84a15454649f.png

3.选中java文件，生成指令集

f7d91ebb41e150d220bef810d67f994.png

4.查看指令集

e0ed197789ecb8436ef5ae13a38d39a.png

自己可以多尝试，多看，多理解慢慢就会了