我对Java如何针对互斥条件的多个 "if" 语句进行优化很好奇，但我自己没有分析的知识。这个问题基本上是这个问题的Java版本 "if if" vs "if else if" 的性能差异。
我已经看到了针对return的if语句的答案，但是这个问题是关于有互斥条件但不会return的if语句的。
1. 多个if语句
if (x == 0) doSomething();
if (x == 2) doSomething();
if (x == 5) doSomething();
2. 嵌套的if-else语句
if (x == 0) doSomething();
else if (x == 2) doSomething();
else if (x == 5) doSomething();
问题
#1和#2在编译后执行相同的操作吗？
（如果是这样，Java可以优化多复杂的条件语句？）
没有什么比一个经典的时间测试更有说服力了：
long total = 0;
long startTime;
long endTime;
for (int j = 0; j < 10; j++) {
startTime = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < 100000000; i++) {
if (i % 3 == 0) total += 1;
if (i % 3 == 1) total += 2;
if (i % 3 == 2) total += 3;
}
endTime = System.currentTimeMillis();
System.out.println("If only: " + (endTime - startTime));
startTime = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < 100000000; i++) {
if (i % 3 == 0) total += 1;
else if (i % 3 == 1) total += 2;
else if (i % 3 == 2) total += 3;
}
endTime = System.currentTimeMillis();
System.out.println("If-else: " + (endTime - startTime));
}
System.out.println(total);
If only: 215
If-else: 137
If only: 214
If-else: 121
If only: 210
If-else: 120
If only: 211
If-else: 120
If only: 211
If-else: 121
If only: 210
If-else: 121
If only: 210
If-else: 121
If only: 211
If-else: 120
If only: 211
If-else: 120
If only: 211
If-else: 121
3999999980
doSomething()是一些简单的操作时才会有影响。我可以说你选择的测试案例就是“简单”的典型代表，所以这种性能问题确实非常严重！ - Cort Ammon好的，只有一个适当的JMH测试才能证明某个方法的快慢。当然，前提是如果您真的想知道为什么数字是这样的，您也应该了解底层机器代码。我将把这留给您，并在此测试中仅向您展示一些细节。
最初的回答：
package com.so;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import org.openjdk.jmh.annotations.Benchmark;
import org.openjdk.jmh.annotations.BenchmarkMode;
import org.openjdk.jmh.annotations.Fork;
import org.openjdk.jmh.annotations.Measurement;
import org.openjdk.jmh.annotations.Mode;
import org.openjdk.jmh.annotations.OutputTimeUnit;
import org.openjdk.jmh.annotations.Warmup;
import org.openjdk.jmh.runner.Runner;
import org.openjdk.jmh.runner.options.Options;
import org.openjdk.jmh.runner.options.OptionsBuilder;
@Warmup(iterations = 5)
@OutputTimeUnit(TimeUnit.NANOSECONDS)
@Measurement(iterations = 2, time = 2, timeUnit = TimeUnit.SECONDS)
public class IfElseCompare {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Options opt = new OptionsBuilder()
.include(IfElseCompare.class.getName())
.jvmArgs("-ea")
.build();
new Runner(opt).run();
}
private int resolveValueMultipleIfs(IfElseExecutionPlan plan) {
int x = -1;
if (plan.value() == 0) {
x = 0;
}
if (plan.value() == 1) {
x = 1;
}
if (plan.value() == 2) {
x = 2;
}
assert x != -1;
return x;
}
private int resolveValueIfElse(IfElseExecutionPlan plan) {
int x = -1;
if (plan.value() == 0) {
x = 0;
} else if (plan.value() == 1) {
x = 1;
} else if (plan.value() == 2) {
x = 2;
}
assert x != -1;
return x;
}
@Benchmark
@BenchmarkMode(Mode.AverageTime)
@Fork(1)
public int multipleIf(IfElseExecutionPlan plan) {
return resolveValueMultipleIfs(plan);
}
@Benchmark
@BenchmarkMode(Mode.AverageTime)
@Fork(1)
public int ifElse(IfElseExecutionPlan plan) {
return resolveValueIfElse(plan);
}
@Benchmark
@BenchmarkMode(Mode.AverageTime)
@Fork(value = 1, jvmArgsAppend = "-Xint")
public int multipleIfsfNoJIT(IfElseExecutionPlan plan) {
return resolveValueMultipleIfs(plan);
}
@Benchmark
@BenchmarkMode(Mode.AverageTime)
@Fork(value = 1, jvmArgsAppend = "-Xint")
public int ifElseNoJIT(IfElseExecutionPlan plan) {
return resolveValueIfElse(plan);
}
@Benchmark
@BenchmarkMode(Mode.AverageTime)
@Fork(value = 1, jvmArgsAppend = "-XX:-TieredCompilation")
public int multipleIfsC2Only(IfElseExecutionPlan plan) {
return resolveValueMultipleIfs(plan);
}
@Benchmark
@BenchmarkMode(Mode.AverageTime)
@Fork(value = 1, jvmArgsAppend = "-XX:-TieredCompilation")
public int ifElseC2Only(IfElseExecutionPlan plan) {
return resolveValueIfElse(plan);
}
@Benchmark
@BenchmarkMode(Mode.AverageTime)
@Fork(value = 1, jvmArgsAppend = "-XX:TieredStopAtLevel=1")
public int multipleIfsC1Only(IfElseExecutionPlan plan) {
return resolveValueMultipleIfs(plan);
}
@Benchmark
@BenchmarkMode(Mode.AverageTime)
@Fork(value = 1, jvmArgsAppend = "-XX:TieredStopAtLevel=1")
public int ifElseC1Only(IfElseExecutionPlan plan) {
return resolveValueIfElse(plan);
}
@Benchmark
@BenchmarkMode(Mode.AverageTime)
@Fork(value = 1,
jvmArgsAppend = {
"-XX:+UnlockExperimentalVMOptions",
"-XX:+EagerJVMCI",
"-Dgraal.ShowConfiguration=info",
"-XX:+UseJVMCICompiler",
"-XX:+EnableJVMCI"
})
public int multipleIfsGraalVM(IfElseExecutionPlan plan) {
return resolveValueMultipleIfs(plan);
}
@Benchmark
@BenchmarkMode(Mode.AverageTime)
@Fork(value = 1,
jvmArgsAppend = {
"-XX:+UnlockExperimentalVMOptions",
"-XX:+EagerJVMCI",
"-Dgraal.ShowConfiguration=info",
"-XX:+UseJVMCICompiler",
"-XX:+EnableJVMCI"
})
public int ifElseGraalVM(IfElseExecutionPlan plan) {
return resolveValueIfElse(plan);
}
}
以下是结果：
IfElseCompare.ifElse avgt 2 2.826 ns/op
IfElseCompare.multipleIf avgt 2 3.061 ns/op
IfElseCompare.ifElseC1Only avgt 2 3.927 ns/op
IfElseCompare.multipleIfsC1Only avgt 2 4.397 ns/op
IfElseCompare.ifElseC2Only avgt 2 2.507 ns/op
IfElseCompare.multipleIfsC2Only avgt 2 2.428 ns/op
IfElseCompare.ifElseGraalVM avgt 2 2.587 ns/op
IfElseCompare.multipleIfsGraalVM avgt 2 2.854 ns/op
IfElseCompare.ifElseNoJIT avgt 2 232.418 ns/op
IfElseCompare.multipleIfsfNoJIT avgt 2 303.371 ns/op
if条件的版本：最初的回答。 0x000000010cf8542c: test %esi,%esi
0x000000010cf8542e: je 0x000000010cf8544f ;*ifne {reexecute=0 rethrow=0 return_oop=0}
; - com.so.IfElseCompare::resolveValueMultipleIfs@3 (line 21)
0x000000010cf85430: cmp $0x1,%esi
0x000000010cf85433: je 0x000000010cf8545e ;*if_icmpne {reexecute=0 rethrow=0 return_oop=0}
; - com.so.IfElseCompare::resolveValueMultipleIfs@10 (line 25)
0x000000010cf85435: cmp $0x2,%esi
0x000000010cf85438: je 0x000000010cf8546e ;*if_icmpne {reexecute=0 rethrow=0 return_oop=0}
; - com.so.IfElseCompare::resolveValueMultipleIfs@17 (line 29)
一系列的cmp/je- 比较并跳转，这是非常可预期的。
if/else的反编译代码也是相同的（我会让你自己反编译并亲眼看到）；使用（java-12）生成的汇编代码：
Original Answer翻译成"最初的回答"
java -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions
-XX:CICompilerCount=2
-XX:-TieredCompilation
"-XX:CompileCommand=print,com/so/IfElseCompare.resolveValueMultipleIfs"
com.so.IfElseCompare
x==0，则x==2和x==5必须为false的软件来完成。doSomething()调用的事实将使其望尘莫及。 如果额外的调用导致一些额外的分支错误预测，则可能会看到更糟糕的效果，但没有像调用函数那样昂贵的东西。doSomething()实际上是类似x += 1之类的快速占位符，则需要进行剖析以确定正确性。if/if/if或if/else if/else if。 哪个对于您想要使用的逻辑类型最有意义，哪个就是正确答案。 如果这是一个仅采取一条路径的分支，则建议使用else if。 如果这是一个函数可能在未来执行许多分支的情况，但当前的分支列表恰好是互斥的，则使用if/if/if来传达给读者预期结果。if转换为else if。它必须对x进行分析，以查看另一个线程是否可能修改它。如果它是局部变量，则没有其他线程可以修改它。但是，如果它是成员变量，则有可能在您的if/if/if块中间修改x，导致它采取两条路径。您可能知道没有人会像这样修改x，但编译器必须在进行此类优化之前证明它，或者至少证明其写入与Java内存模型规则的实现一致。"最初的回答"x所在的位置。在你的测试中，x始终是一个局部变量。在这种情况下，执行闭包分析以证明另一个线程无法修改x很容易，因为Java保证没有其他线程可以看到线程的局部变量。如果x在别处，那可能不是真的（OP的代码片段没有指定x在哪里）。 - Cort Ammonx如何影响if/else语句，当然这是编译器特定的。我也不知道为什么要把内存模型带入这个讨论中。 - Eugenecmp/je和可能是cmp/cmove。你脑海中还有其他想法吗？ - Eugeneif (cond1) ... if (cond2) 转换为 if(cond1) ... else if (cond2)，您必须能够证明假设 cond1 和 cond2 是互斥的是安全的。这涉及到证明在这些条件的评估之间，可以安全地假设 x 不会改变。在某些情况下，这很容易（例如如果 x 是一个局部变量）。在其他情况下，这需要编译器进行更多的工作。 - Cort Ammonif (x == 0) doSomething();
if (x == 2) doSomething();
if (x == 5) doSomething();
if (x == 0) doSomething();
else if (x == 2) doSomething();
else if (x == 5) doSomething();
现在在上面的代码中有一个主要的条件检查器(x==0)，如果这个失败了，那么就会有其他的替代方案，编译器会检查它们直到找到令人满意的解决方案。
性能问题
在第一种情况下，编译器必须检查每个条件，因为它们都是单独的，这可能需要更多的时间。但在第二种情况下，当if()语句未满足条件时，它只会编译"else if"部分。所以在性能方面它们之间可能会有一点差异。
希望对你有所帮助。