JDKコードの実行時にJava JITはチートしますか？

私はいくつかのコードのベンチマークを行っていましたがjava.math.BigInteger、まったく同じアルゴリズムを使用していても、と同じくらい高速に実行することができませんでした。だから私java.math.BigIntegerは自分のパッケージにソースをコピーしてこれを試しました：

//import java.math.BigInteger;

public class MultiplyTest {
    public static void main(String[] args) {
        Random r = new Random(1);
        long tm = 0, count = 0,result=0;
        for (int i = 0; i < 400000; i++) {
            int s1 = 400, s2 = 400;
            BigInteger a = new BigInteger(s1 * 8, r), b = new BigInteger(s2 * 8, r);
            long tm1 = System.nanoTime();
            BigInteger c = a.multiply(b);
            if (i > 100000) {
                tm += System.nanoTime() - tm1;
                count++;
            }
            result+=c.bitLength();
        }
        System.out.println((tm / count) + "nsec/mul");
        System.out.println(result); 
    }
}

これを実行すると（MacOSではjdk 1.8.0_144-b01）、次のように出力されます。

12089nsec/mul
2559044166

インポート行のコメントを外して実行すると：

4098nsec/mul
2559044166

まったく同じコードを使用している場合でも、BigIntegerのJDKバージョンを使用すると、私のバージョンと比べてほぼ3倍高速になります。

私はjavapでバイトコードを調べ、オプションで実行したときのコンパイラー出力を比較しました。

-Xbatch -XX:-TieredCompilation -XX:+PrintCompilation -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions 
-XX:+PrintInlining -XX:CICompilerCount=1

両方のバージョンで同じコードが生成されるようです。ホットスポットは、コードで使用できない事前計算済みの最適化を使用していますか？私はいつもそうではないことを理解していました。この違いを説明するものは何ですか？

はい、HotSpot JVMはBigInteger、Javaコードにはないいくつかのメソッドの特別なバージョンを備えているため、一種の「不正行為」です。これらのメソッドは、JVM組み込み関数と呼ばれます。

特に、BigInteger.multiplyToLenHotSpotの組み込みメソッドです。JVMソースベースには特別に手動でコード化されたアセンブリ実装がありますが、x86-64アーキテクチャのみです。

-XX:-UseMultiplyToLenIntrinsicJVMが純粋なJava実装を使用するように強制するオプションを使用して、この組み込み機能を無効にすることができます。この場合、パフォーマンスはコピーしたコードのパフォーマンスと同様になります。

PS以下は、他のHotSpot組み込みメソッドのリストです。

Java 8これは確かに固有の方法です。メソッドのわずかに変更されたバージョン：

 private static BigInteger test() {

    Random r = new Random(1);
    BigInteger c = null;
    for (int i = 0; i < 400000; i++) {
        int s1 = 400, s2 = 400;
        BigInteger a = new BigInteger(s1 * 8, r), b = new BigInteger(s2 * 8, r);
        c = a.multiply(b);
    }
    return c;
}

これを実行する：

 java -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions  
      -XX:+PrintInlining 
      -XX:+PrintIntrinsics 
      -XX:CICompilerCount=2 
      -XX:+PrintCompilation   
       <YourClassName>

これはたくさんの行を表示し、そのうちの1つは次のようになります。

 java.math.BigInteger::multiplyToLen (216 bytes)   (intrinsic)

ではJavaの9一方、この方法は、もはや固有ではないと思われることが、今度はそれが本来のあるメソッドを呼び出します。

 @HotSpotIntrinsicCandidate
 private static int[] implMultiplyToLen

したがって、Java 9で同じパラメーターを（同じパラメーターで）実行すると、次のことがわかります。

java.math.BigInteger::implMultiplyToLen (216 bytes)   (intrinsic)

その下にはメソッドの同じコードがあります-わずかに異なる命名です。