Java 分析：java.lang.Object.hashCode 占用一半的 CPU 时间但从未显式调用

Posted 2023-03-06

【中文标题】Java 分析：java.lang.Object.hashCode 占用一半的 CPU 时间但从未显式调用

【英文标题】：Java profiling: java.lang.Object.hashCode takes half of the CPU time but never explictly called

【发布时间】：2010-06-26 16:51:13

【问题描述】：

我使用-agentlib:hprof=cpu=samples 对我的多线程程序进行了基准测试 并惊讶地在结果中发现以下行：

rank   self  accum   count trace method
   1 52.88% 52.88%    8486 300050 java.lang.Object.hashCode

我从未在我的程序中明确调用 hashCode()。 这可能是什么原因？如何理解这次“浪费”的来源，是否正常？

谢谢， 大卫

【问题讨论】：

如果您首先解释一下为什么这是一个问题，那就太好了。

【参考方案1】：

您很可能正在大量使用 Map，例如 HashMap。

HashMap 使用hashCode 来分发对象。如果您使用这种数据结构的许多对象，那么您的.equals 和.hashCode 方法的正确实现非常重要。

参见：有效的 Java 项目 8：Always override hashCode when you override equals

【讨论】：

谢谢！你可能是对的。我实际上可以放弃对随机访问功能的使用（你是这么称呼它的吗？），而且我不在乎对象的顺序。我只需要能够添加对象然后遍历所有对象。此外，这确实是一个集合（我不需要多次使用同一个对象），但我也永远不会尝试多次添加它......我应该使用列表来代替（虽然我不在乎订购）？对于这样的集合，最有效的数据结构是什么？

确实是一个HashSet。我现在将所有内容都转换为 ArrayLists。现在这条线从分析器中消失了，但总运行时间仍然非常相似。奇怪的。不是吗？！

@David B 可能，也可能不是。您可能对不同的数据结构进行基本相同的操作。您可能会考虑不同的算法，但从这里很难说。 :)

【参考方案2】：

你应该做的一件事是检查匹配的堆栈跟踪，看看是谁在调用它；变化是它确实是HashMap。

但除此之外，我注意到 hprof 往往会大大高估对 hashCode(); 的调用。我真的很想知道如何以及为什么。这是基于实际了解代码的粗略性能概况；我已经看到 50% 的 CPU 使用率（通过采样），几乎可以肯定它绝对不会花费那么长时间。 hashCode() 的实现只返回一个 int 字段，方法是最终的（在最终对象上）。 所以它基本上是某种分析器工件......只是不知道如何或为什么，或者如何摆脱它。

【参考方案3】：

你可能是对的。我实际上可以放弃对随机访问功能的使用（你是这么称呼它的吗？），而且我不在乎对象的顺序。我只需要能够添加对象然后遍历所有对象。此外，这确实是一个集合（我不需要多次使用同一个对象），但我也永远不会尝试多次添加它......我应该使用列表来代替（虽然我不在乎订购）？这种集合最有效的数据结构是什么？

HashSet 被实现为将键映射到自身的 HashMap，因此切换到 HashSet 不会产生太大的性能差异。

其他替代方法是 TreeSet，或者（假设您的应用程序永远不会尝试插入重复项）List 类之一。如果您的应用程序可以使用 List，那么 ArrayList 或 LinkedList 将比 HashSet 或 TreeSet 更有效。

但是，您的应用程序将 50% 的时间花在 hashCode 方法上，这很可疑。除非调整哈希表的大小，否则每个 set 或 map 操作只应调用一次 hashCode 方法。所以要么有很多地图/集合调整大小，要么你正在做大量的集合add操作。 （AFAIK，Object hashcode 方法很便宜，所以每次调用的成本应该不是问题。）

编辑

nextInt() 真的很贵吗？有其他选择吗？

不，它不贵。看一下代码。 Random 类（和 nextInt() 方法）确实使用了 AtomicLong 来使其成为线程安全的，如果您编写了非线程安全的版本，您可能会节省几个周期。源码在你的JDK安装目录下……看看吧。

【讨论】：

确实有很多添加操作。如前所述，我切换到 ArrayList 但总时间略有改善。现在，排名靠前的 CPU 时间消耗者是： rank self accum count trace method 1 19.30% 19.30% 2727 300122 java.util.Random.next 我确实多次调用 rand.nextInt() 来获取 0 到 ~ 10^7 之间的整数. nextInt() 真的很贵吗？有其他选择吗？