การต่อสตริงถูกนำไปใช้ใน Java 9 อย่างไร?

ตามที่เขียนไว้ในJEP 280: Indify String Concatenation :

เปลี่ยนStringลำดับไบต์โค้ด -concatenation แบบคงที่ที่สร้างขึ้นโดยjavacใช้การinvokedynamicเรียกไปยังฟังก์ชันไลบรารี JDK สิ่งนี้จะเปิดใช้งานการเพิ่มประสิทธิภาพของการStringเรียงต่อกันในอนาคตโดยไม่ต้องมีการเปลี่ยนแปลงเพิ่มเติมกับ bytecode ที่ปล่อยjavacออกมา

ที่นี่ฉันต้องการทำความเข้าใจว่าการใช้การinvokedynamicโทรคืออะไรและการเชื่อมต่อ bytecode แตกต่างจากinvokedynamicอย่างไร

วิธี "เก่า" จะแสดงStringBuilderการดำเนินการที่มีพื้นฐาน พิจารณาโปรแกรมนี้:

public class Example {
    public static void main(String[] args)
    {
        String result = args[0] + "-" + args[1] + "-" + args[2];
        System.out.println(result);
    }
}

หากเรารวบรวมสิ่งนั้นด้วย JDK 8 หรือก่อนหน้าแล้วใช้javap -c Exampleเพื่อดู bytecode เราจะเห็นสิ่งนี้:

public class ตัวอย่าง {
  ตัวอย่างสาธารณะ ();
    รหัส:
       0: aload_0
       1: invokespecial # 1 // วิธี java / lang / Object. "<init>" :() V
       4: กลับ

  โมฆะคงที่สาธารณะหลัก (java.lang.String []);
    รหัส:
       0: ใหม่ # 2 // คลาส java / lang / StringBuilder
       3: dup
       4: invokespecial # 3 // Method java / lang / StringBuilder. "<init>" :() V
       7: aload_0
       8: iconst_0
       9: aaload
      10: invokevirtual # 4 // วิธี java / lang / StringBuilder.append: (Ljava / lang / String;) Ljava / lang / StringBuilder;
      13: ldc # 5 // สตริง -
      15: invokevirtual # 4 // วิธี java / lang / StringBuilder.append: (Ljava / lang / String;) Ljava / lang / StringBuilder;
      18: aload_0
      19: iconst_1
      20: aaload
      21: invokevirtual # 4 // วิธี java / lang / StringBuilder.append: (Ljava / lang / String;) Ljava / lang / StringBuilder;
      24: ldc # 5 // สตริง -
      26: invokevirtual # 4 // วิธี java / lang / StringBuilder.append: (Ljava / lang / String;) Ljava / lang / StringBuilder;
      29: aload_0
      30: iconst_2
      31: aaload
      32: invokevirtual # 4 // วิธี java / lang / StringBuilder.append: (Ljava / lang / String;) Ljava / lang / StringBuilder;
      35: invokevirtual # 6 // วิธี java / lang / StringBuilder.toString :() Ljava / lang / String;
      38: astore_1
      39: getstatic # 7 // ฟิลด์ java / lang / System.out: Ljava / io / PrintStream;
      42: aload_1
      43: invokevirtual # 8 // วิธี java / io / PrintStream.println: (Ljava / lang / String;) V
      46: กลับ
}

อย่างที่คุณเห็นมันสร้างStringBuilderและใช้append. สิ่งนี้มีชื่อเสียงค่อนข้างไม่มีประสิทธิภาพเนื่องจากความจุเริ่มต้นของบัฟเฟอร์ในตัวStringBuilderมีเพียง 16 ตัวอักษรและไม่มีทางที่คอมไพเลอร์จะรู้ว่าจะจัดสรรเพิ่มเติมล่วงหน้าได้ดังนั้นจึงต้องจัดสรรใหม่ นอกจากนี้ยังมีการเรียกวิธีการมากมาย (โปรดทราบว่าบางครั้ง JVM สามารถตรวจจับและเขียนรูปแบบการโทรเหล่านี้ใหม่เพื่อให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น)

มาดูกันว่า Java 9 สร้างอะไรบ้าง:

public class ตัวอย่าง {
  ตัวอย่างสาธารณะ ();
    รหัส:
       0: aload_0
       1: invokespecial # 1 // วิธี java / lang / Object. "<init>" :() V
       4: กลับ

  โมฆะคงที่สาธารณะหลัก (java.lang.String []);
    รหัส:
       0: aload_0
       1: iconst_0
       2: aaload
       3: aload_0
       4: iconst_1
       5: aaload
       6: aload_0
       7: iconst_2
       8: aaload
       9: invokedynamic # 2, 0 // InvokeDynamic # 0: makeConcatWithConstants: (Ljava / lang / String; Ljava / lang / String; Ljava / lang / String;) Ljava / lang / String;
      14: astore_1
      15: getstatic # 3 // ฟิลด์ java / lang / System.out: Ljava / io / PrintStream;
      18: aload_1
      19: invokevirtual # 4 // วิธี java / io / PrintStream.println: (Ljava / lang / String;) V
      22: กลับ
}

โอ้ แต่มันสั้นกว่า :-) มันทำให้สายเดียวที่จะmakeConcatWithConstantsจากStringConcatFactoryที่ว่านี้ใน Javadoc ที่:

วิธีการอำนวยความสะดวกในการสร้างวิธีการต่อสายอักขระที่สามารถใช้เพื่อเชื่อมอาร์กิวเมนต์ที่เป็นที่รู้จักจำนวนมากอย่างมีประสิทธิภาพซึ่งอาจเป็นไปได้หลังจากการปรับประเภทและการประเมินอาร์กิวเมนต์บางส่วน โดยทั่วไปวิธีการเหล่านี้ใช้เป็นวิธีการบูตสำหรับinvokedynamicไซต์การโทรเพื่อสนับสนุนคุณลักษณะการต่อสายอักขระของภาษาการเขียนโปรแกรม Java

ก่อนที่จะเข้าสู่รายละเอียดของการinvokedynamicใช้งานที่ใช้สำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพของการเรียงต่อกันของสตริงในความคิดของฉันเราต้องได้รับความเป็นมาเกี่ยวกับWhat's invokedynamic และฉันจะใช้มันได้อย่างไร

invokedynamic ช่วยลดความยุ่งยากการเรียนการสอนและอาจช่วยเพิ่มการใช้งานของคอมไพเลอร์และระบบรันไทม์สำหรับภาษาแบบไดนามิกใน JVM โดยอนุญาตให้ผู้ใช้ภาษากำหนดพฤติกรรมการเชื่อมโยงแบบกำหนดเองด้วยinvokedynamicคำสั่งซึ่งเกี่ยวข้องกับขั้นตอนด้านล่างนี้

ฉันอาจจะลองและนำคุณผ่านสิ่งเหล่านี้ด้วยการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นสำหรับการใช้งานการเพิ่มประสิทธิภาพการเชื่อมต่อสตริง

• การกำหนด Bootstrap Method : - ด้วย Java9 ซึ่งเป็นเมธอด bootstrap สำหรับinvokedynamicไซต์การโทรเพื่อสนับสนุนการต่อสตริงเป็นหลักmakeConcatและmakeConcatWithConstantsถูกนำมาใช้กับStringConcatFactoryการนำไปใช้งาน

  การใช้ invokedynamic เป็นทางเลือกในการเลือกกลยุทธ์การแปลจนถึงรันไทม์ กลยุทธ์การแปลที่ใช้StringConcatFactoryจะคล้ายกับที่LambdaMetafactoryแนะนำในเวอร์ชันจาวาก่อนหน้านี้ นอกจากนี้หนึ่งในเป้าหมายของ JEP ที่กล่าวถึงในคำถามคือการยืดกลยุทธ์เหล่านี้ออกไป

• การระบุรายการ Constant Pool : - นี่คืออาร์กิวเมนต์แบบคงที่เพิ่มเติมสำหรับinvokedynamicคำสั่งอื่นที่ไม่ใช่MethodHandles.Lookupอ็อบเจ็กต์(1) ซึ่งเป็นโรงงานสำหรับสร้างเมธอดจัดการในบริบทของinvokedynamicคำสั่ง (2) Stringอ็อบเจ็กต์ชื่อเมธอดที่กล่าวถึงในการเรียกแบบไดนามิก ไซต์และ (3) MethodTypeอ็อบเจ็กต์ซึ่งเป็นลายเซ็นประเภทที่แก้ไขแล้วของไซต์การเรียกแบบไดนามิก

  มีการเชื่อมโยงระหว่างการเชื่อมโยงของรหัสแล้ว ในรันไทม์เมธอด bootstrap จะรันและลิงก์ในโค้ดจริงที่ทำการเชื่อมต่อ มันเขียนการinvokedynamicโทรใหม่ด้วยการinvokestaticโทรที่เหมาะสม สิ่งนี้จะโหลดสตริงคงที่จากพูลคงที่ซึ่งวิธีการบูตสแต็กจะถูกใช้ประโยชน์เพื่อส่งผ่านค่าคงที่เหล่านี้และค่าคงที่อื่น ๆ ไปยังการเรียกเมธอด bootstrap

• การใช้คำสั่งที่เรียกใช้แบบไดนามิก : - สิ่งนี้นำเสนอสิ่งอำนวยความสะดวกสำหรับการเชื่อมโยงแบบเกียจคร้านโดยให้วิธีการบูตสแตรปเป้าหมายการโทรหนึ่งครั้งในระหว่างการเรียกใช้ครั้งแรก แนวคิดที่เป็นรูปธรรมสำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพในที่นี้คือการแทนที่การStringBuilder.appendเต้นรำทั้งหมดด้วยการinvokedynamicเรียกง่ายๆjava.lang.invoke.StringConcatFactoryว่าจะยอมรับค่าที่ต้องการการเชื่อมต่อกัน

Indify สตริงรัฐข้อเสนอกับตัวอย่างเปรียบเทียบของการประยุกต์ใช้กับ Java9 ที่วิธีการที่คล้ายกันเป็นร่วมกันโดย@TJ Crowderจะรวบรวมและความแตกต่างใน bytecode เป็นธรรมระหว่างการมองเห็นการดำเนินการที่แตกต่างกัน

ฉันจะเพิ่มรายละเอียดเล็กน้อยที่นี่ ส่วนหลักที่จะได้รับก็คือว่าวิธีสตริงจะทำคือการตัดสินใจรันไทม์ไม่รวบรวมเวลาหนึ่งอีกต่อไป ดังนั้นจึงสามารถเปลี่ยนแปลงได้หมายความว่าคุณได้คอมไพล์โค้ดของคุณครั้งเดียวกับ java-9และสามารถเปลี่ยนการใช้งานพื้นฐานได้ตามต้องการโดยไม่จำเป็นต้องคอมไพล์ใหม่

และประเด็นที่สองคือในขณะนี้มี6 possible strategies for concatenation of String:

 private enum Strategy {
    /**
     * Bytecode generator, calling into {@link java.lang.StringBuilder}.
     */
    BC_SB,

    /**
     * Bytecode generator, calling into {@link java.lang.StringBuilder};
     * but trying to estimate the required storage.
     */
    BC_SB_SIZED,

    /**
     * Bytecode generator, calling into {@link java.lang.StringBuilder};
     * but computing the required storage exactly.
     */
    BC_SB_SIZED_EXACT,

    /**
     * MethodHandle-based generator, that in the end calls into {@link java.lang.StringBuilder}.
     * This strategy also tries to estimate the required storage.
     */
    MH_SB_SIZED,

    /**
     * MethodHandle-based generator, that in the end calls into {@link java.lang.StringBuilder}.
     * This strategy also estimate the required storage exactly.
     */
    MH_SB_SIZED_EXACT,

    /**
     * MethodHandle-based generator, that constructs its own byte[] array from
     * the arguments. It computes the required storage exactly.
     */
    MH_INLINE_SIZED_EXACT
}

คุณสามารถเลือกใด ๆ -Djava.lang.invoke.stringConcatของพวกเขาผ่านทางพารามิเตอร์: สังเกตว่าStringBuilderยังคงเป็นตัวเลือก