这是我的第 190 期分享
作者 | 王磊
来源 | Java中文社群&＃xff08;ID&＃xff1a;javacn666&＃xff09;
分享 | Java中文社群&＃xff08;ID&＃xff1a;javacn666&＃xff09;
上一篇《if快还是switch快&＃xff1f;解密switch背后的秘密》我们测试了 if 和 switch 的性能&＃xff0c;得出了要尽量使用 switch 的结论&＃xff0c;因为他的效率比 if 高很多&＃xff0c;具体原因点击上文连接查看。
既然 switch 如此有魅力&＃xff0c;那么有没有更好的方法&＃xff0c;让 switch 变得更快一些呢&＃xff1f;
答案是有的&＃xff0c;不然本文就不会诞生了不是&＃xff1f;
在上篇 if 和 switch 性能对比的文章中有读者问到&＃xff1a;String 类型的 switch 性能是否也比 if 高&＃xff1f;先说答案&＃xff0c;String 类型的条件判断 switch 的性能依旧比 if 好。
口说无凭&＃xff0c;先举个????&＃xff0c;测试代码如下&＃xff1a;
import org.openjdk.jmh.annotations.*;
import org.openjdk.jmh.infra.Blackhole;
import org.openjdk.jmh.runner.Runner;
import org.openjdk.jmh.runner.RunnerException;
import org.openjdk.jmh.runner.options.Options;
import org.openjdk.jmh.runner.options.OptionsBuilder;import java.util.concurrent.TimeUnit;&＃64;BenchmarkMode(Mode.AverageTime) // 测试完成时间
&＃64;OutputTimeUnit(TimeUnit.NANOSECONDS)
&＃64;Warmup(iterations &＃61; 2, time &＃61; 1, timeUnit &＃61; TimeUnit.SECONDS) // 预热 2 轮&＃xff0c;每次 1s
&＃64;Measurement(iterations &＃61; 5, time &＃61; 3, timeUnit &＃61; TimeUnit.SECONDS) // 测试 5 轮&＃xff0c;每次 3s
&＃64;Fork(1) // fork 1 个线程
&＃64;State(Scope.Thread) // 每个测试线程一个实例
public class SwitchOptimizeByStringTest {static String _STR &＃61; "Java中文社群";public static void main(String[] args) throws RunnerException {// 启动基准测试Options opt &＃61; new OptionsBuilder().include(SwitchOptimizeByStringTest.class.getSimpleName()) // 要导入的测试类.build();new Runner(opt).run(); // 执行测试}&＃64;Benchmarkpublic void switchTest(Blackhole blackhole) {String s1;switch (_STR) {case "java":s1 &＃61; "java";break;case "mysql":s1 &＃61; "mysql";break;case "oracle":s1 &＃61; "oracle";break;case "redis":s1 &＃61; "redis";break;case "mq":s1 &＃61; "mq";break;case "kafka":s1 &＃61; "kafka";break;case "rabbitmq":s1 &＃61; "rabbitmq";break;default:s1 &＃61; "default";break;}// 为了避免 JIT 忽略未被使用的结果计算&＃xff0c;可以使用 Blackhole#consume 来保证方法被正常执行blackhole.consume(s1);}&＃64;Benchmarkpublic void ifTest(Blackhole blackhole) {String s1;if ("java".equals(_STR)) {s1 &＃61; "java";} else if ("mysql".equals(_STR)) {s1 &＃61; "mysql";} else if ("oracle".equals(_STR)) {s1 &＃61; "oracle";} else if ("redis".equals(_STR)) {s1 &＃61; "redis";} else if ("mq".equals(_STR)) {s1 &＃61; "mq";} else if ("kafka".equals(_STR)) {s1 &＃61; "kafka";} else if ("rabbitmq".equals(_STR)) {s1 &＃61; "rabbitmq";} else {s1 &＃61; "default";}// 为了避免 JIT 忽略未被使用的结果计算&＃xff0c;可以使用 Blackhole#consume 来保证方法被正常执行blackhole.consume(s1);}
}
特殊说明&＃xff1a;本文使用的是 Oracle 官方提供的性能测试工具 JMH&＃xff08;Java Microbenchmark Harness&＃xff0c;JAVA 微基准测试套件&＃xff09;进行测试的。
以上代码测试的结果如下&＃xff1a;
从 Score 列&＃xff08;平均完成时间&＃xff09;可以看出 switch 的性能依旧比 if 的性能要高。
备注&＃xff1a;本文的测试环境为&＃xff1a;JDK 1.8 / Mac mini (2018) / Idea 2020.1
switch 性能优化
我们知道在 JDK 1.7 之前 switch 是不支持 String 的&＃xff0c;实际上 switch 只支持 int 类型。
在 JDK 1.7 中的 String 类型&＃xff0c;其实在编译的时候会使用 hashCode 来作为 switch 的实际值&＃xff0c;以上 switch 判断字符串的代码&＃xff0c;编译为字节码实际结果如下&＃xff1a;
public static void switchTest() {String var1 &＃61; _STR;byte var2 &＃61; -1;switch(var1.hashCode()) {case -1008861826:if (var1.equals("oracle")) {var2 &＃61; 2;}break;case -95168706:if (var1.equals("rabbitmq")) {var2 &＃61; 6;}break;case 3492:if (var1.equals("mq")) {var2 &＃61; 4;}break;case 3254818:if (var1.equals("java")) {var2 &＃61; 0;}break;case 101807910:if (var1.equals("kafka")) {var2 &＃61; 5;}break;case 104382626:if (var1.equals("mysql")) {var2 &＃61; 1;}break;case 108389755:if (var1.equals("redis")) {var2 &＃61; 3;}}// 忽略其他代码...
}
知道了 switch 实现的本质&＃xff0c;那么优化就变得比较简单了。
从以上的字节码可以看出&＃xff0c;如果要优化 switch 只需要把 String 类型变成 int 类型就可以了&＃xff0c;这样就剩了每个 case 中进行 if 判断的性能消耗&＃xff0c;最终的优化代码如下&＃xff1a;
public void switchHashCodeTest() {String s1;switch (_STR.hashCode()) {case 3254818:s1 &＃61; "java";break;case 104382626:s1 &＃61; "mysql";break;case -1008861826:s1 &＃61; "oracle";break;case 108389755:s1 &＃61; "redis";break;case 3492:s1 &＃61; "mq";break;case 101807910:s1 &＃61; "kafka";break;case -95168706:s1 &＃61; "rabbitmq";break;default:s1 &＃61; "default";break;}
}
此时我们使用 JMH 进行实际的测试&＃xff0c;测试代码如下&＃xff1a;
import org.openjdk.jmh.annotations.*;
import org.openjdk.jmh.infra.Blackhole;
import org.openjdk.jmh.runner.Runner;
import org.openjdk.jmh.runner.RunnerException;
import org.openjdk.jmh.runner.options.Options;
import org.openjdk.jmh.runner.options.OptionsBuilder;import java.util.concurrent.TimeUnit;&＃64;BenchmarkMode(Mode.AverageTime) // 测试完成时间
&＃64;OutputTimeUnit(TimeUnit.NANOSECONDS)
&＃64;Warmup(iterations &＃61; 2, time &＃61; 1, timeUnit &＃61; TimeUnit.SECONDS) // 预热 2 轮&＃xff0c;每次 1s
&＃64;Measurement(iterations &＃61; 5, time &＃61; 3, timeUnit &＃61; TimeUnit.SECONDS) // 测试 5 轮&＃xff0c;每次 3s
&＃64;Fork(1) // fork 1 个线程
&＃64;State(Scope.Thread) // 每个测试线程一个实例
public class SwitchOptimizeByStringTest {static String _STR &＃61; "Java中文社群";public static void main(String[] args) throws RunnerException {// 启动基准测试Options opt &＃61; new OptionsBuilder().include(SwitchOptimizeByStringTest.class.getSimpleName()) // 要导入的测试类.build();new Runner(opt).run(); // 执行测试}&＃64;Benchmarkpublic void switchHashCodeTest(Blackhole blackhole) {String s1;switch (_STR.hashCode()) {case 3254818:s1 &＃61; "java";break;case 104382626:s1 &＃61; "mysql";break;case -1008861826:s1 &＃61; "oracle";break;case 108389755:s1 &＃61; "redis";break;case 3492:s1 &＃61; "mq";break;case 101807910:s1 &＃61; "kafka";break;case -95168706:s1 &＃61; "rabbitmq";break;default:s1 &＃61; "default";break;}// 为了避免 JIT 忽略未被使用的结果计算&＃xff0c;可以使用 Blackhole#consume 来保证方法被正常执行blackhole.consume(s1);}&＃64;Benchmarkpublic void switchTest(Blackhole blackhole) {String s1;switch (_STR) {case "java":s1 &＃61; "java";break;case "mysql":s1 &＃61; "mysql";break;case "oracle":s1 &＃61; "oracle";break;case "redis":s1 &＃61; "redis";break;case "mq":s1 &＃61; "mq";break;case "kafka":s1 &＃61; "kafka";break;case "rabbitmq":s1 &＃61; "rabbitmq";break;default:s1 &＃61; "default";break;}// 为了避免 JIT 忽略未被使用的结果计算&＃xff0c;可以使用 Blackhole#consume 来保证方法被正常执行blackhole.consume(s1);}&＃64;Benchmarkpublic void ifTest(Blackhole blackhole) {String s1;if ("java".equals(_STR)) {s1 &＃61; "java";} else if ("mysql".equals(_STR)) {s1 &＃61; "mysql";} else if ("oracle".equals(_STR)) {s1 &＃61; "oracle";} else if ("redis".equals(_STR)) {s1 &＃61; "redis";} else if ("mq".equals(_STR)) {s1 &＃61; "mq";} else if ("kafka".equals(_STR)) {s1 &＃61; "kafka";} else if ("rabbitmq".equals(_STR)) {s1 &＃61; "rabbitmq";} else {s1 &＃61; "default";}// 为了避免 JIT 忽略未被使用的结果计算&＃xff0c;可以使用 Blackhole#consume 来保证方法被正常执行blackhole.consume(s1);}
}
以上代码测试的结果如下&＃xff1a;
从以上结果可以看出&＃xff0c;String 类型的 switch 判断&＃xff0c;经过优化之后&＃xff0c;性能提升了 2.4 倍&＃xff0c;可谓效果显著。
注意事项
以上的 switch 优化是基于 String 类型的&＃xff0c;同时我们需要注意 hashCode 重复的问题&＃xff0c;例如对于字符串“Aa”和“BB”来说&＃xff0c;他们的 hashCode 都是 2112&＃xff0c;因此在优化是需要注意此类问题&＃xff0c;也就是说我们使用 hashCode 时&＃xff0c;必须保证判断添加的值是已知的&＃xff0c;并且最好不要出现 hashCode 重复的问题&＃xff0c;如果出现此类问题&＃xff0c;我们的解决方案是在 case 中进行判断并赋值。
其他优化手段
我们本文重点讨论的是 switch 性能优化的方案&＃xff0c;当然如果处于性能考虑&＃xff0c;我们还可以使用更加高效的替代方案&＃xff0c;例如集合或者是枚举&＃xff0c;详见我的另一篇文章《9个小技巧让你的 if else看起来更优雅》。
总结
通过本文我们知道 switch 本质上只支持 int 类型的条件判断&＃xff0c;即使是 JDK 1.7 中的 String 类型&＃xff0c;最终编译的时候还是会被转化为 hashCode&＃xff08;int&＃xff09;进行判断。但因为编译成字节码后会在 case 中使用 if equals 进行比较&＃xff0c;所以性能并不算太高&＃xff08;只比 if 高一点点&＃xff09;&＃xff0c;因此我们可以直接把 String 转化成 int 类型进行比较&＃xff0c;从而避免在 case 中进行 if equals 判断的性能消耗&＃xff0c;这样就大大的提升 switch 的性能&＃xff0c;但需要注意的是&＃xff0c;有些 key 值的 hashCode 是相同的&＃xff0c;因此在优化时需要提前规避。
最后的话
原创不易&＃xff0c;如果觉得本文对你有用&＃xff0c;请随手点击一个「赞」&＃xff0c;这是对作者最大的支持与鼓励&＃xff0c;谢谢你。
if快还是switch快&＃xff1f;解密switch背后的秘密
HashMap 的 7 种遍历方式与性能分析&＃xff01;「修正篇」
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