摘要: 在stackoverflow上有一个非常有名的问题:为什么处理有序数组要比非有序数组快?,可见分支预测对代码运行效率有非常大的影响。要提高代码执行效率,一个重要的原则就是尽量避免CPU把流水线清空,那么提高分支预测的成功率就非常重要。

分支预测

在stackoverflow上有一个非常有名的问题:为什么处理有序数组要比非有序数组快?,可见分支预测对代码运行效率有非常大的影响。

现代CPU都支持分支预测(branch prediction)和指令流水线(instruction pipeline),这两个结合可以极大提高CPU效率。对于像简单的if跳转,CPU是可以比较好地做分支预测的。但是对于switch跳转,CPU则没有太多的办法。switch本质上是据索引,从地址数组里取地址再跳转。

要提高代码执行效率,一个重要的原则就是尽量避免CPU把流水线清空,那么提高分支预测的成功率就非常重要。

那么对于代码里,如果某个switch分支概率很高,是否可以考虑代码层面帮CPU把判断提前,来提高代码执行效率呢?

Dubbo里ChannelEventRunnable的switch判断

ChannelEventRunnable里有一个switch来判断channel state,然后做对应的逻辑:查看

一个channel建立起来之后,超过99.9%情况它的state都是ChannelState.RECEIVED,那么可以考虑把这个判断提前。

benchmark验证

下面通过jmh来验证下:

public class TestBenchMarks {

}

  • benchSiwtch里是纯switch判断
  • benchIfAndSwitch 里用一个if提前判断state是否ChannelState.RECEIVED

benchmark结果是:

Run complete. Total time: 00:06:48

Benchmark (size) Mode Cnt Score Error Units
TestBenchMarks.benchIfAndSwitch 1000000 thrpt 100 1535.867 ± 61.212 ops/s
TestBenchMarks.benchSiwtch 1000000 thrpt 100 576.745 ± 6.806 ops/s

可以看到提前if判断的确提高了代码效率,这种技巧可以放在性能要求严格的地方。
Benchmark代码:https://github.com/hengyunabc/jmh-demo

总结

  • switch对于CPU来说难以做分支预测
  • 某些switch条件如果概率比较高,可以考虑单独提前if判断,充分利用CPU的分支预测机制

原文链接

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