从jdk1.7.0_25迁移到jdk1.7.0_40时的性能回归

Question

我正在将Spring 3.1.2批处理应用程序迁移jdk1.7.0_25到jdk1.7.0_40x64和Oracle.

使用Sun OperatingSystemMXBean.getProcessCpuTime()作为性能指标,结果显示性能下降2.5倍(即,我在u25上运行的应用程序要快得多).

• 据我所知,这不是由于java.util.HashMap和java.util.ArrayList 更改,因为当使用u25的HashMap和ArrayList类引导u40时结果是相同的,并且这些更改对于这种差异来说太小了.
• 这关系到HashMap中并发也不是回归作为应用程序是单线程和回归固定在U40 ..
• Hotswap优化似乎也不是问题,因为运行-Xbatch并-Xcomp产生相同的结果(假设这些JDK之间的服务器编译是相同的).
• 有一个表现回归,java.lang.invoke.MethodHandles但似乎无关.除非Spring 3.1.2使用它们 - 我找不到它的证据.
• javac 编译似乎也没有改变.

一些一般性说明:

• 每个JDK 7版本> = u40(以及最新的JDK 8 jdk1.8.0)都会出现此问题,而版本<u40似乎很好(包括各种版本的JDK 6).
• 传统的Java代码(例如,运行1000*1000*1000*some_calc)不不具备此性能问题,也就是说,不知我的代码或使用库正在做一些奇怪和意外？
• 测试是使用相同的数据库实例(MSSQL 2008 R2)完成的,而不是它应该重要.
• 即使OperatingSystemMXBean不可靠,测试的挂起时间也是不同的.
• 在这两种情况下,GC似乎都是在相同的时间和相同的持续时间内启动的(我一直在+UseSerialGC用于测试).
• 分析显示没有异常的新热点,尽管它通常显示应用程序的执行时间大幅增加.
• 测试这些Sun JDK或OpenJDK版本的x86版本(我已经使用过这些版本)不会改变结果.
• 所有测试的代码(在JDK 6上运行时除外)都是使用编译的jdk1.7.0_40.
• 在两台不同的计算机上测试了相同的场景:x64和x86.

任何提示或想法？

编辑添加:应用程序的结构是一个外部循环,运行金融蒙特卡罗模拟:即大量的日期,计算等.因此,它目前有点复杂,我同意,不适合找到问题.我将不得不尝试将其缩小.

Answer 1

看起来这个问题是由于在JDK-7133857中完成的工作,其中java.lang.Math.pow()并java.lang.Math.exp()使用x87进行了内部化和计算.

这些方法在分析的应用程序中被广泛使用(!),因此它们具有相当大的效果.

JDK-8029302描述并修复了2个输入功率的问题; 并且对应用程序的测试jdk1.8.0_25(其中问题已得到修复)显示出改进的性能,尽管没有回到jdk1.7.0_25内在化之前的更高级别.

以下是我的JMH基准测试及其Math.pow()在三个相关JDK版本上的结果:

package org.sample;

import org.openjdk.jmh.annotations.*;
import java.lang.*;

public class MyBenchmark {

    @State(Scope.Benchmark)
    public static class ThreadState {
        volatile double x = 0;
        volatile double y = 0;
    }

    @Benchmark
    @BenchmarkMode(Mode.Throughput)
    public double powx(ThreadState state) {
        state.x++;
        state.y += 0.5;
        return Math.pow(state.x, state.y);
    }

    @Benchmark
    @BenchmarkMode(Mode.Throughput)
    public double pow3(ThreadState state) {
        state.x++;
        return Math.pow(state.x, 3);
    }

    @Benchmark
    @BenchmarkMode(Mode.Throughput)
    public double pow2(ThreadState state) {
        state.x++;
        return Math.pow(state.x, 2);
    }
}

结果:

Intel(R)Core(TM)i5-2520M CPU @ 2.50GHz

jdk1.7.0_25 - 在内化之前

# VM invoker: x:\@sdks\jdks\jdk1.7.0_25\jre\bin\java.exe
...
Result: 4877658.355 (99.9%) 330460.323 ops/s [Average]
  Statistics: (min, avg, max) = (1216417.493, 4877658.355, 6421780.276), stdev = 1399189.700
  Confidence interval (99.9%): [4547198.032, 5208118.678]


# Run complete. Total time: 00:24:48

Benchmark                Mode  Samples         Score  Score error  Units
o.s.MyBenchmark.pow2    thrpt      200  40160618.138  1561135.596  ops/s
o.s.MyBenchmark.pow3    thrpt      200   3678800.153    88678.269  ops/s
o.s.MyBenchmark.powx    thrpt      200   4877658.355   330460.323  ops/s

jdk1.7.0_40 - 内在化

# VM invoker: x:\@sdks\jdks\jdk1.7.0_40\jre\bin\java.exe
...
Result: 1860849.245 (99.9%) 94303.387 ops/s [Average]
  Statistics: (min, avg, max) = (418909.582, 1860849.245, 2379936.035), stdev = 399286.444
  Confidence interval (99.9%): [1766545.859, 1955152.632]


# Run complete. Total time: 00:24:48

Benchmark                Mode  Samples        Score  Score error  Units
o.s.MyBenchmark.pow2    thrpt      200  9619333.987   230749.333  ops/s
o.s.MyBenchmark.pow3    thrpt      200  9240043.369   238456.949  ops/s
o.s.MyBenchmark.powx    thrpt      200  1860849.245    94303.387  ops/s

jdk1.8.0_25 - 固定的内在化

# VM invoker: x:\@sdks\jdks\jdk1.8.0_25\jre\bin\java.exe
...
Result: 1898015.057 (99.9%) 92555.236 ops/s [Average]
  Statistics: (min, avg, max) = (649562.297, 1898015.057, 2359474.902), stdev = 391884.665
  Confidence interval (99.9%): [1805459.821, 1990570.293]


# Run complete. Total time: 00:24:37

Benchmark                Mode  Samples         Score  Score error  Units
o.s.MyBenchmark.pow2    thrpt      200  81840274.815  1979190.065  ops/s
o.s.MyBenchmark.pow3    thrpt      200   9441518.686   206612.404  ops/s
o.s.MyBenchmark.powx    thrpt      200   1898015.057    92555.236  ops/s

如果我正确读到这一点,那么2问题的力量肯定在JDK-8029302中得到了解决,并且功率> 2 ints(我刚刚测试过Math.pow(x, 3))的性能得到了提升jdk1.7.0_40.至于怪异的非INT Math.pow()s如上面的做powx()标杆,似乎有移动时仍然是一个相当大的性能回归(> 3倍)jdk1.7.0_25至jdk1.7.0_40.

更换Math.pow()并Math.exp()使用各自的方法可以org.apache.commons.math3.util.FastMath完全解决问题并提高性能 - 就我而言,这是正确的解决方案.

注意:如果有一种简单的方法(即不需要构建JDK)来设置-XX:-InlineIntrinsics标志,这将会更简单一些.