java – 通过位操作更快地实现Math.abs()

内容导读

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内容图文

Math.abs(x)的正常实现(由Oracle实现)由下式给出

public static double abs(double a) {
  return (a <= 0.0D) ? 0.0D - a : a;
}

将数字符号的一位编码设置为零(或一个)不是更快吗？
我想只有一位编码数字的符号,并且它总是相同的位,但我可能错了.

或者我们的计算机通常不适合使用异常指令对单个位进行操作？

如果可以更快地实施,你能给它吗？

编辑：

我已经向我指出Java代码是独立于平台的,因此它不能依赖于单个机器的异常指令.但是,为了优化代码,JVM热点优化器确实考虑了机器的细节,并且可能会应用正在考虑的非常优化.

然而,通过一个简单的测试,我发现至少在我的机器上,Math.abs函数似乎没有针对单个atomary指令进行优化.我的代码如下：

    long before = System.currentTimeMillis();
    int o = 0;
    for (double i = 0; i<1000000000; i++)
        if ((i-500)*(i-500)>((i-100)*2)*((i-100)*2)) // 4680 ms
            o++;
    System.out.println(o);
    System.out.println("using multiplication: "+(System.currentTimeMillis()-before));
    before = System.currentTimeMillis();
    o = 0;
    for (double i = 0; i<1000000000; i++)
        if (Math.abs(i-500)>(Math.abs(i-100)*2)) // 4778 ms
            o++;
    System.out.println(o);
    System.out.println("using Math.abs: "+(System.currentTimeMillis()-before));

这给了我以下输出：

234
using multiplication: 4985
234
using Math.abs: 5587

假设乘法由一个atomary指令执行,似乎至少在我的机器上,JVM热点优化器不会将Math.abs函数优化为单个指令操作.

解决方法:

我的第一个想法是,这是因为NaN(非数字)值,即如果输入是NaN,它应该返回而不做任何改变.但这似乎并不是必需的,因为Harold的测试表明JVM的内部优化不会保留NaN的符号(除非你使用StrictMath).

documentation的Math.abs说：

In other words, the result is the same as the value of the expression:
Double.longBitsToDouble((Double.doubleToLongBits(a)<<1)>>>1)

因此,这个类的开发人员已经知道了位操作的选项,但他们决定反对它.

最有可能的是,因为优化这个Java代码毫无意义.在大多数环境中,热点优化器一旦在热点中遇到它,就会用适当的FPU指令替换它的调用.许多java.lang.Math方法以及Integer.rotateLeft和类似方法都会发生这种情况.它们可能具有纯Java实现,但如果CPU有一条指令,它将由JVM使用.

内容总结

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