javac静态编译优化总结

本是古典何须时尚 2022-10-29 13:22 194阅读 0赞

**目录**

计算表达式优化

字符串连接

条件语句优化

switch语句优化

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我们都知道Java有自己的语言规范，JVM也有自己的解析规则，Java程序能够运行在虚拟机上，得益于javac编译器，将Java语言编译成字节码，javac属于静态编译，因为它不能直接把程序源码编译成机器可以识别的机器码，javac将程序整个完全编译成字节码后，才能交由虚拟机解释执行，这个过程需要耗费的时间（对比于其他可一边编译一边执行的语言）和空间（整个完全编译完成）都比较大。为了提高程序的执行速度，有的虚拟机里提供了JIT即时编译，也就是在解释执行过程中将执行频繁的“热点代码”编译成本地机器码，的确大部分的优化都是针对JIT，但如果我们在没有IDE的情况下写代码，需要用到命令行javac指令进行编译，那么对于这种静态编译场景下一些简单的优化方式还是要知道，例如字符串连接方面，这篇日志就来总结下javac静态编译时的一些优化。

## 计算表达式优化 ##

程序中出现计算表达式时，看这个表达式的结果值是不是确定的，如果它是一个确定的结果，那么对于这个表达式的计算过程就会在编译时完成。如果计算表达式的结果值无法在程序执行前确认，例如需要手动输入数值，则不会进行这步优化。举个例子，假如我们的计算表达式在一个for循环的循环执行次数中：

for(int i=0; i<9\*5\*2\*7\*1024; i++) \{

// ……

这样在程序运行时，是不是每次循环体执行都要去计算一遍9\*5\*2\*7\*1024？我们看看编译后得到的字节码指令：

![2021021509402711.PNG][]

可以看到，由于计算表达式9\*5\*2\*7\*1024的结果值是一个确定的数645120，因此它会在编译期间完成计算，并保存在常量池中，这样，在每次循环体执行时用来控制循环次数的条件，也就是645120这个整数值就可以从常量池中直接拿来用，不用每次都进行一遍计算，达到优化性能的目的。

## 字符串连接 ##

另一种优化体现在字符串连接上和字符串常量上，首先看字符串常量，和计算表达式优化相类似，对于常量字符串的连接，在编译时期就能完成，例如这样的代码：

String s1 = “hello” + “world”;

String s2 = “hello”.concat((“world”));

System.out.println(s1 == s2);

第一个字符串用“+”号连接，第二个则使用String类的concat（）方法连接字符串，执行这段代码，输出的结果是false，说明两个字符串对象s1和s2指向的不是同一个对象引用（还记得一起说过JVM的一种优化方式是对于字符串相同的两个String对象，它们在内部指向的是同一个对象引用），来看看它们生成的字节码：

![20210215094052479.PNG][]

可以看到，第2行astroe\_1指令把常量池中第15项加载进局部变量s1，之后就没有了，因为s1是字符串常量，对于常量的优化方式是在编译时就完成了字符串连接，s2因为调用了concat（）函数完成字符串连接， 所以该对象的创建是在程序运行时完成，从字节码中也可以看到指令invokevirtual的使用。

接着到对于字符串连接操作的优化，来看这样一段代码：

public static void Instance(String s1, String s2) \{

String s3 = s1 + s2;

其生成的字节码：

![20210215094112363.PNG][]

虽然我们代码中使用的是“+”号完成字符串的连接，但在字节码指令中被替换成了使用StringBuilder.append（）方法，该方法用来操作字符串复制，这里不详细展开，大家可以自己搜索看它的用法。

## 条件语句优化 ##

### switch语句优化 ###

还有一种是条件语句的优化，例如switch-case语句，还记得前面日志里说到，对switch语句编译器有两种指令tableswitch和lookupswitch，前者的效率高于后者，因为tableswitch只能处理case值是连续的情况，而lookupswitch处理的是离散的不连续的case值情况，其处理逻辑是将case值排序，每次拿到index都会和内部的case一一比较，直到找到匹配的case，否则执行default，所以效率较低，因此对于switch语句的优化，我们是尽可能的希望能够使用tableswitch，来看一个例子：

public void Instance(int i) \{

switch(i) \{

case 1: break;

case 2: break;

case 3: break;

case 5: break;

default: System.out.println(“end”);

上面这种情况由于case并不连续，在case3和case5之间缺少了个case4，所以按道理来说编译器会使用效率较tableswitch低的lookupswitch指令来处理，看看它生成的字节码指令：

![20210215094139926.PNG][]

可与看到，编译器使用了tableswitch，在case值3和5之间填充了一个case4，这就是编译器对switch-case语句的优化，为不连续的数据进行填充，填充的case值将跳转到default，这是没什么问题的，因为这个填充的case相当于switch中所有你指定的case都不符合，那么就应该跳转default执行，当然，如果多个case之间相差很大，编译器会选择使用回lookupswitch。

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[20210215094112363.PNG]: /images/20221024/d84d4b694b8c4d6ab4d39406ba5f61ad.png
[20210215094139926.PNG]: /images/20221024/3b306b05efd74cf78d453cfc39b5c152.png