2014-09-15 5 views
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का एरैटिक प्रदर्शन मैंने एक बहुत ही सरल मानचित्र की अत्यधिक अनियमित प्रदर्शन प्रोफ़ाइल/आदिम सरणी पर संचालन को कम करने के उदाहरण पर ध्यान दिया है।Arrays.stream()। नक्शा()। Sum()

@OutputTimeUnit(TimeUnit.NANOSECONDS) 
@BenchmarkMode(Mode.AverageTime) 
@OperationsPerInvocation(Measure.ARRAY_SIZE) 
@Warmup(iterations = 300, time = 200, timeUnit=MILLISECONDS) 
@Measurement(iterations = 1, time = 1000, timeUnit=MILLISECONDS) 
@State(Scope.Thread) 
@Threads(1) 
@Fork(1) 
public class Measure 
{ 
    static final int ARRAY_SIZE = 1<<20; 
    final int[] ds = new int[ARRAY_SIZE]; 

    private IntUnaryOperator mapper; 

    @Setup public void setup() { 
    setAll(ds, i->(int)(Math.random()*(1<<7))); 
    final int multiplier = (int)(Math.random()*10); 
    mapper = d -> multiplier*d; 
    } 

    @Benchmark public double multiply() { 
    return Arrays.stream(ds).map(mapper).sum(); 
    } 
} 

और यहाँ ठेठ उत्पादन के स्निपेट कर रहे हैं: यहाँ मेरी JMH बेंचमार्क कोड है

# VM invoker: /Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_20.jdk/Contents/Home/jre/bin/java 
# VM options: <none> 
# Warmup: 300 iterations, 200 ms each 
# Measurement: 1 iterations, 1000 ms each 
# Threads: 1 thread, will synchronize iterations 
# Benchmark mode: Average time, time/op 
# Benchmark: org.sample.Measure.multiply 

# Run progress: 0,00% complete, ETA 00:01:01 
# Fork: 1 of 1 
# Warmup Iteration 1: 0,779 ns/op 
# Warmup Iteration 2: 0,684 ns/op 
# Warmup Iteration 3: 0,608 ns/op 
# Warmup Iteration 4: 0,619 ns/op 
# Warmup Iteration 5: 0,642 ns/op 
# Warmup Iteration 6: 0,638 ns/op 
# Warmup Iteration 7: 0,660 ns/op 
# Warmup Iteration 8: 0,611 ns/op 
# Warmup Iteration 9: 0,636 ns/op 
# Warmup Iteration 10: 0,692 ns/op 
# Warmup Iteration 11: 0,632 ns/op 
# Warmup Iteration 12: 0,612 ns/op 
# Warmup Iteration 13: 1,280 ns/op 
# Warmup Iteration 14: 7,261 ns/op 
# Warmup Iteration 15: 7,379 ns/op 
# Warmup Iteration 16: 7,376 ns/op 
# Warmup Iteration 17: 7,379 ns/op 
# Warmup Iteration 18: 7,195 ns/op 
# Warmup Iteration 19: 7,351 ns/op 
# Warmup Iteration 20: 7,761 ns/op 
.... 
.... 
.... 
# Warmup Iteration 100: 7,300 ns/op 
# Warmup Iteration 101: 7,384 ns/op 
# Warmup Iteration 102: 7,132 ns/op 
# Warmup Iteration 103: 7,278 ns/op 
# Warmup Iteration 104: 7,331 ns/op 
# Warmup Iteration 105: 7,335 ns/op 
# Warmup Iteration 106: 7,450 ns/op 
# Warmup Iteration 107: 7,346 ns/op 
# Warmup Iteration 108: 7,826 ns/op 
# Warmup Iteration 109: 7,221 ns/op 
# Warmup Iteration 110: 8,017 ns/op 
# Warmup Iteration 111: 7,611 ns/op 
# Warmup Iteration 112: 7,376 ns/op 
# Warmup Iteration 113: 0,707 ns/op 
# Warmup Iteration 114: 0,828 ns/op 
# Warmup Iteration 115: 0,608 ns/op 
# Warmup Iteration 116: 0,634 ns/op 
# Warmup Iteration 117: 0,633 ns/op 
# Warmup Iteration 118: 0,660 ns/op 
# Warmup Iteration 119: 0,635 ns/op 
# Warmup Iteration 120: 0,566 ns/op 

महत्वपूर्ण क्षणों होने पुनरावृत्तियों 13 और 113 पर: पहला प्रदर्शन का एक पहलू से अपमानित किया जाता है दस, तो यह बहाल किया जाता है। इसी समय परीक्षण रन में 2.5 और 22.5 सेकंड होते हैं। इन घटनाओं का समय सरणी आकार, बीटीडब्ल्यू के प्रति बहुत संवेदनशील है।

इस तरह के व्यवहार को संभवतः समझा सकता है? जेआईटी कंपाइलर ने संभवतः पहले पुनरावृत्ति के भीतर अपना काम किया था; बोलने के लिए कोई जीसी कार्रवाई नहीं है (VisualVM द्वारा पुष्टि) ... मैं किसी भी तरह के स्पष्टीकरण के रूप में पूरी तरह से नुकसान में हूं।

जावा (ओएस एक्स) की मेरी संस्करण:

$ java -version 
java version "1.8.0_20" 
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_20-b26) 
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.20-b23, mixed mode) 
+1

आप प्रोफाइलिंग के साथ कुछ प्रयोगों को आजमा सकते हैं। लेकिन हाँ ... यह विचित्र है। –

+2

पॉल सैंडोज ने एक ही बार देखा था, जो कि पुनर्मूल्यांकन के बाद किए गए विभिन्न इनलाइनिंग निर्णयों द्वारा समझाया गया था। –

+0

@AlekseyShipilev तो, लंबे समय तक रनटाइम (2.5 सेकंड) के बाद, JVM नए प्रोफाइलिंग डेटा के आधार पर पुन: संकलित करने का निर्णय लेता है, लेकिन यह निर्णय खराब हो जाता है? –

उत्तर

62

JIT पहले गर्म पाश कि अधिक पुनरावृत्ति है और सरणी तत्वों पर परिचालन (मानचित्र/कम) संकलित कर देगा। यह बहुत जल्दी होता है क्योंकि सरणी में 2 तत्व होते हैं।

बाद में जेआईटी पाइपलाइन को संकलित करता है, अधिकतर संकलित बेंचमार्क विधि के भीतर रेखांकित किया जाता है, और इनलाइनिंग सीमाओं के कारण इसे सभी को एक विधि में संकलित करने में विफल रहता है। ऐसा ही होता है कि हॉट लूप में इनलाइनिंग सीमाएं पहुंच जाती हैं, और मानचित्र या योग को कॉल नहीं किया जाता है, इसलिए हॉट लूप अनजाने में "डी-अनुकूलित" होता है।

विकल्पों का उपयोग करके -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions -XX:+PrintCompilation -XX:+PrintInlining जब बेंचमार्क चल रहा है और जल्दी आप पर निम्नलिखित की तरह उत्पादन देखना चाहिए:

1202 487 %  4  java.util.Spliterators$IntArraySpliterator::forEachRemaining @ 49 (68 bytes) 
           @ 53 java.util.stream.IntPipeline$3$1::accept (23 bytes) inline (hot) 
           \-> TypeProfile (1186714/1186714 counts) = java/util/stream/IntPipeline$3$1 
           @ 12 test.Measure$$Lambda$2/1745776415::applyAsInt (9 bytes) inline (hot) 
           \-> TypeProfile (1048107/1048107 counts) = test/Measure$$Lambda$2 
            @ 5 test.Measure::lambda$setup$1 (4 bytes) inline (hot) 
           @ 17 java.util.stream.ReduceOps$5ReducingSink::accept (19 bytes) inline (hot) 
           \-> TypeProfile (1048107/1048107 counts) = java/util/stream/ReduceOps$5ReducingSink 
            @ 10 java.util.stream.IntPipeline$$Lambda$3/1779653790::applyAsInt (6 bytes) inline (hot) 
            \-> TypeProfile (1048064/1048064 counts) = java/util/stream/IntPipeline$$Lambda$3 
            @ 2 java.lang.Integer::sum (4 bytes) inline (hot) 

गर्म पाश संकलित हो रही है यही कारण है कि। (% मतलब है कि यह ढेर पर बदल दिया जाता है, या OSR'ed)

धारा पाइप लाइन के आगे संकलन पर बाद में होता है (कम से मैं संदेह बेंचमार्क विधि का ~ 10000 पुनरावृत्तियों, लेकिन मैं सत्यापित नहीं किया है):

      @ 16 java.util.stream.IntPipeline::sum (11 bytes) inline (hot) 
          \-> TypeProfile (5120/5120 counts) = java/util/stream/IntPipeline$3 
          @ 2 java.lang.invoke.LambdaForm$MH/1279902262::linkToTargetMethod (8 bytes) force inline by annotation 
           @ 4 java.lang.invoke.LambdaForm$MH/1847865997::identity (18 bytes) force inline by annotation 
           @ 14 java.lang.invoke.LambdaForm$DMH/2024969684::invokeStatic_L_L (14 bytes) force inline by annotation 
            @ 1 java.lang.invoke.DirectMethodHandle::internalMemberName (8 bytes) force inline by annotation 
            @ 10 sun.invoke.util.ValueConversions::identity (2 bytes) inline (hot) 
          @ 7 java.util.stream.IntPipeline::reduce (16 bytes) inline (hot) 
           @ 3 java.util.stream.ReduceOps::makeInt (18 bytes) inline (hot) 
           @ 1 java.util.Objects::requireNonNull (14 bytes) inline (hot) 
           @ 14 java.util.stream.ReduceOps$5::<init> (16 bytes) inline (hot) 
            @ 12 java.util.stream.ReduceOps$ReduceOp::<init> (10 bytes) inline (hot) 
            @ 1 java.lang.Object::<init> (1 bytes) inline (hot) 
           @ 6 java.util.stream.AbstractPipeline::evaluate (94 bytes) inline (hot) 
           @ 50 java.util.stream.AbstractPipeline::isParallel (8 bytes) inline (hot) 
           @ 80 java.util.stream.TerminalOp::getOpFlags (2 bytes) inline (hot) 
           \-> TypeProfile (5122/5122 counts) = java/util/stream/ReduceOps$5 
           @ 85 java.util.stream.AbstractPipeline::sourceSpliterator (163 bytes) inline (hot) 
            @ 79 java.util.stream.AbstractPipeline::isParallel (8 bytes) inline (hot) 
           @ 88 java.util.stream.ReduceOps$ReduceOp::evaluateSequential (18 bytes) inline (hot) 
            @ 2 java.util.stream.ReduceOps$5::makeSink (5 bytes) inline (hot) 
            @ 1 java.util.stream.ReduceOps$5::makeSink (16 bytes) inline (hot) 
             @ 12 java.util.stream.ReduceOps$5ReducingSink::<init> (15 bytes) inline (hot) 
             @ 11 java.lang.Object::<init> (1 bytes) inline (hot) 
            @ 6 java.util.stream.AbstractPipeline::wrapAndCopyInto (18 bytes) inline (hot) 
            @ 3 java.util.Objects::requireNonNull (14 bytes) inline (hot) 
            @ 9 java.util.stream.AbstractPipeline::wrapSink (37 bytes) inline (hot) 
             @ 1 java.util.Objects::requireNonNull (14 bytes) inline (hot) 
             @ 23 java.util.stream.IntPipeline$3::opWrapSink (10 bytes) inline (hot) 
             \-> TypeProfile (4868/4868 counts) = java/util/stream/IntPipeline$3 
             @ 6 java.util.stream.IntPipeline$3$1::<init> (11 bytes) inline (hot) 
              @ 7 java.util.stream.Sink$ChainedInt::<init> (16 bytes) inline (hot) 
              @ 1 java.lang.Object::<init> (1 bytes) inline (hot) 
              @ 6 java.util.Objects::requireNonNull (14 bytes) inline (hot) 
            @ 13 java.util.stream.AbstractPipeline::copyInto (53 bytes) inline (hot) 
             @ 1 java.util.Objects::requireNonNull (14 bytes) inline (hot) 
             @ 9 java.util.stream.AbstractPipeline::getStreamAndOpFlags (5 bytes) accessor 
             @ 12 java.util.stream.StreamOpFlag::isKnown (19 bytes) inline (hot) 
             @ 20 java.util.Spliterator::getExactSizeIfKnown (25 bytes) inline (hot) 
             \-> TypeProfile (4870/4870 counts) = java/util/Spliterators$IntArraySpliterator 
             @ 1 java.util.Spliterators$IntArraySpliterator::characteristics (5 bytes) accessor 
             @ 19 java.util.Spliterators$IntArraySpliterator::estimateSize (11 bytes) inline (hot) 
             @ 25 java.util.stream.Sink$ChainedInt::begin (11 bytes) inline (hot) 
             \-> TypeProfile (4870/4870 counts) = java/util/stream/IntPipeline$3$1 
             @ 5 java.util.stream.ReduceOps$5ReducingSink::begin (9 bytes) inline (hot) 
             \-> TypeProfile (4871/4871 counts) = java/util/stream/ReduceOps$5ReducingSink 
             @ 32 java.util.Spliterator$OfInt::forEachRemaining (53 bytes) inline (hot) 
             @ 12 java.util.Spliterators$IntArraySpliterator::forEachRemaining (68 bytes) inline (hot) 
              @ 53 java.util.stream.IntPipeline$3$1::accept (23 bytes) inline (hot) 
              @ 12 test.Measure$$Lambda$2/1745776415::applyAsInt (9 bytes) inline (hot) 
              \-> TypeProfile (1048107/1048107 counts) = test/Measure$$Lambda$2 
               @ 5 test.Measure::lambda$setup$1 (4 bytes) inlining too deep 
              @ 17 java.util.stream.ReduceOps$5ReducingSink::accept (19 bytes) inline (hot) 
              \-> TypeProfile (1048107/1048107 counts) = java/util/stream/ReduceOps$5ReducingSink 
               @ 10 java.util.stream.IntPipeline$$Lambda$3/1779653790::applyAsInt (6 bytes) inlining too deep 
               \-> TypeProfile (1048064/1048064 counts) = java/util/stream/IntPipeline$$Lambda$3 
              @ 53 java.util.stream.IntPipeline$3$1::accept (23 bytes) inline (hot) 
              @ 12 test.Measure$$Lambda$2/1745776415::applyAsInt (9 bytes) inline (hot) 
              \-> TypeProfile (1048107/1048107 counts) = test/Measure$$Lambda$2 
               @ 5 test.Measure::lambda$setup$1 (4 bytes) inlining too deep 
              @ 17 java.util.stream.ReduceOps$5ReducingSink::accept (19 bytes) inline (hot) 
              \-> TypeProfile (1048107/1048107 counts) = java/util/stream/ReduceOps$5ReducingSink 
               @ 10 java.util.stream.IntPipeline$$Lambda$3/1779653790::applyAsInt (6 bytes) inlining too deep 
               \-> TypeProfile (1048064/1048064 counts) = java/util/stream/IntPipeline$$Lambda$3 
             @ 38 java.util.stream.Sink$ChainedInt::end (10 bytes) inline (hot) 
             @ 4 java.util.stream.Sink::end (1 bytes) inline (hot) 
             \-> TypeProfile (5120/5120 counts) = java/util/stream/ReduceOps$5ReducingSink 
            @ 12 java.util.stream.ReduceOps$5ReducingSink::get (5 bytes) inline (hot) 
            @ 1 java.util.stream.ReduceOps$5ReducingSink::get (8 bytes) inline (hot) 
             @ 4 java.lang.Integer::valueOf (32 bytes) inline (hot) 
             @ 28 java.lang.Integer::<init> (10 bytes) inline (hot) 
              @ 1 java.lang.Number::<init> (5 bytes) inline (hot) 
              @ 1 java.lang.Object::<init> (1 bytes) inline (hot) 
           @ 12 java.lang.Integer::intValue (5 bytes) accessor 

हॉट लूप में विधियों के लिए "बहुत गहराई से इनलाइन करना" नोट करें।

बाद में भी उत्पन्न JMH माप पाश पर संकलित किया गया है:

26857 685  3  test.generated.Measure_multiply::multiply_avgt_jmhLoop (55 bytes) 
           @ 7 java.lang.System::nanoTime (0 bytes) intrinsic 
           @ 16 test.Measure::multiply (23 bytes) 
           @ 4 java.util.Arrays::stream (8 bytes) 
            @ 4 java.util.Arrays::stream (11 bytes) 
            @ 3 java.util.Arrays::spliterator (10 bytes) 
             @ 6 java.util.Spliterators::spliterator (25 bytes) callee is too large 
            @ 7 java.util.stream.StreamSupport::intStream (14 bytes) 
             @ 6 java.util.stream.StreamOpFlag::fromCharacteristics (37 bytes) callee is too large 
             @ 10 java.util.stream.IntPipeline$Head::<init> (8 bytes) 
             @ 4 java.util.stream.IntPipeline::<init> (8 bytes) 
              @ 4 java.util.stream.AbstractPipeline::<init> (55 bytes) callee is too large 
           @ 11 java.util.stream.IntPipeline::map (26 bytes) 
            @ 1 java.util.Objects::requireNonNull (14 bytes) 
            @ 8 java.lang.NullPointerException::<init> (5 bytes) don't inline Throwable constructors 
            @ 22 java.util.stream.IntPipeline$3::<init> (20 bytes) 
            @ 16 java.util.stream.IntPipeline$StatelessOp::<init> (29 bytes) callee is too large 
           @ 16 java.util.stream.IntPipeline::sum (11 bytes) 
            @ 2 java.lang.invoke.LambdaForm$MH/1279902262::linkToTargetMethod (8 bytes) force inline by annotation 
            @ 4 java.lang.invoke.LambdaForm$MH/1847865997::identity (18 bytes) force inline by annotation 
             @ 14 java.lang.invoke.LambdaForm$DMH/2024969684::invokeStatic_L_L (14 bytes) force inline by annotation 
             @ 1 java.lang.invoke.DirectMethodHandle::internalMemberName (8 bytes) force inline by annotation 
             @ 10 sun.invoke.util.ValueConversions::identity (2 bytes) 
            @ 7 java.util.stream.IntPipeline::reduce (16 bytes) 
            @ 3 java.util.stream.ReduceOps::makeInt (18 bytes) 
             @ 1 java.util.Objects::requireNonNull (14 bytes) 
             @ 14 java.util.stream.ReduceOps$5::<init> (16 bytes) 
             @ 12 java.util.stream.ReduceOps$ReduceOp::<init> (10 bytes) 
              @ 1 java.lang.Object::<init> (1 bytes) 
            @ 6 java.util.stream.AbstractPipeline::evaluate (94 bytes) callee is too large 
            @ 12 java.lang.Integer::intValue (5 bytes) 

नोट पूरे धारा पाइपलाइन इनलाइन करने की कोई कोशिश नहीं है, यह अच्छी तरह से बंद हो जाता है इससे पहले कि यह गर्म पाश पर पहुंच गया, "देख कॉल प्राप्त करने वाला भी है बड़ा ", जिससे गर्म लूप को फिर से अनुकूलित किया जा सकता है।

इस तरह के व्यवहार से बचने के लिए इनलाइन सीमा में वृद्धि की जा सकती है, उदाहरण के लिए -XX:MaxInlineLevel=12

+5

ग्रेट पहला जवाब! StackOverflow में आपका स्वागत है। – nickb

+1

बहुत बहुत धन्यवाद पॉल, महान विश्लेषण। मैं एक बेहतर उत्तर के लिए कामना नहीं कर सका :) तो, समस्या नेस्टेड लूप के कारण होती है, जहां पहले आंतरिक लूप को रेखांकित किया जाता है (अच्छा), फिर बाहरी के हिस्सों (अपर्याप्त इनलाइनिंग क्षितिज के कारण खराब), फिर भी आगे बाहर, इस बार भीतरी पाश तक नहीं पहुंच रहा है। उस बिंदु पर मुझे लगता है कि आंतरिक लूप को एक अलग तरीके से अलग से रेखांकित किया गया है (शायद मेरा अपना: 'माप :: गुणा करें')। –