JVM 优化如何基于假设？

Question

在第 12.3.3. 节“不切实际的代码路径采样”中，Java 并发实践书说：

在某些情况下，JVM 可能会基于可能只是暂时正确的假设进行优化，如果它们变得不正确，则稍后通过使已编译的代码无效来回退它们

我无法理解上面的说法。

1. 这些 JVM 假设是什么？
2. JVM 如何知道假设是真还是假？
3. 如果假设不真实，它会影响我的数据的正确性吗？

Answer 1

你引用的语句有一个脚注，给出了一个例子：

例如，如果当前加载的类没有覆盖该方法，JVM 可以使用单态调用转换将虚拟方法调用转换为直接方法调用，但如果随后加载了覆盖该方法的类，则它会使编译的代码无效。

这里的细节非常、非常、非常复杂。所以下面是一个极其简单化的例子。

想象一下你有一个界面：

 interface Adder { int add(int x); }

该方法应该向 中添加一个值x，并返回结果。现在想象有一个程序使用这个类的实现：

class OneAdder implements Adder { 
    int add(int x) {
        return x+1;
    }
}

class Example {

    void run() {
        OneAdder a1 = new OneAdder();
        int result = compute(a1);
        System.out.println(result);
    }

    private int compute(Adder a) {
        int sum = 0;
        for (int i=0; i<100; i++) {
            sum = a.add(sum);
        }
        return sum;
    }
}

在这个例子中，JVM 可以做一些优化。一个非常低级的方法是它可以避免使用vtable来调用该add方法，因为在给定的程序中该方法只有一个实现。但它甚至可以更进一步，并内联这个唯一的方法，因此该compute方法本质上变成了这样：

private int compute(Adder a) {
    int sum = 0;
    for (int i=0; i<100; i++) {
        sum += 1;
    }
    return sum;
}

原则上，即使这样

private int compute(Adder a) {
    return 100;
}

但是 JVM 也可以在运行时加载类。所以可能会有这样的情况，这个优化已经做了，后来，JVM加载了这样一个类：

class TwoAdder implements Adder { 
    int add(int x) {
        return x+2;
    }
}

现在，对方法进行的优化compute可能会变得“无效”，因为不清楚它是用 aOneAdder还是 a调用的TwoAdder。在这种情况下，必须取消优化。

这应该回答1.你的问题。

关于2.：当然，JVM 会跟踪所有已完成的优化。它知道它已经add基于该方法只有一个实现的假设内联了该方法。当它找到此方法的另一个实现时，它必须撤消优化。

关于3.：当假设为真时进行优化。当它们变得不真实时，优化被撤销。所以这不会影响你程序的正确性。

^更新：

同样，上面的例子非常简化，参考了书中给出的脚注。更多关于JVM的优化技术，可以参考https://wiki.openjdk.java.net/display/HotSpot/PerformanceTechniques。具体来说，推测性（基于配置文件）技术可能被认为主要基于“假设”——即基于迄今为止收集的配置文件数据做出的假设。