jvm jit 公共子表达式消除
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【中文标题】jvm jit 公共子表达式消除【英文标题】：jvm jit common subexpression elimination 【发布时间】：2018-01-10 22:12:18 【问题描述】：使用jmh 测试以下sn-p。
class A
public int test(int i)
long sum = 0L;
for (int j=0; j<i; ++j)
sum += 1 << (j % 32);
return (int)sum;
@State(Scope.Thread)
public class MyBenchmark
public A a;
int x;
@Setup(Level.Trial)
public void init()
a = new A();
x = 1;
@Benchmark
public int testMethod()
int res = 0;
res += a.test(x);
res += a.test(x);
return res;
使用mvn package && java -XX:-UseCompressedOops -XX:CompileCommand='print, *.testMethod' -jar target/benchmarks.jar -wi 10 -i 1 -f 1 构建并运行示例以获得以下程序集（仅显示最终编译的程序集）。
ImmutableOopMappc offsets: 762 772 800 Compiled method (c2) 397 551 4 org.sample.MyBenchmark::testMethod (32 bytes)
total in heap [0x00007f96dd74bd90,0x00007f96dd74c170] = 992
relocation [0x00007f96dd74bed0,0x00007f96dd74bee0] = 16
main code [0x00007f96dd74bee0,0x00007f96dd74bfa0] = 192
stub code [0x00007f96dd74bfa0,0x00007f96dd74bfb8] = 24
oops [0x00007f96dd74bfb8,0x00007f96dd74bfc0] = 8
metadata [0x00007f96dd74bfc0,0x00007f96dd74bfd0] = 16
scopes data [0x00007f96dd74bfd0,0x00007f96dd74c038] = 104
scopes pcs [0x00007f96dd74c038,0x00007f96dd74c168] = 304
dependencies [0x00007f96dd74c168,0x00007f96dd74c170] = 8
----------------------------------------------------------------------
org/sample/MyBenchmark.testMethod()I [0x00007f96dd74bee0, 0x00007f96dd74bfb8] 216 bytes
Argument 0 is unknown.RIP: 0x7f96dd74bee0 Code size: 0x000000d8
[Entry Point]
[Constants]
# method 0x00007f95ed0efe80 'testMethod' '()I' in 'org/sample/MyBenchmark'
# [sp+0x20] (sp of caller)
0x00007f96dd74bee0: cmp 0x8(%rsi),%rax
0x00007f96dd74bee4: jne 0x7f96d5c99c60 ; runtime_call ic_miss_stub
0x00007f96dd74beea: nop
0x00007f96dd74beec: nopl 0x0(%rax)
[Verified Entry Point]
0x00007f96dd74bef0: mov %eax,0xfffffffffffec000(%rsp)
0x00007f96dd74bef7: push %rbp
0x00007f96dd74bef8: sub $0x10,%rsp ;*synchronization entry
; - org.sample.MyBenchmark::testMethod@-1 (line 66)
0x00007f96dd74befc: mov 0x10(%rsi),%r11d ;*getfield x reexecute=0 rethrow=0 return_oop=0
; - org.sample.MyBenchmark::testMethod@8 (line 67)
0x00007f96dd74bf00: mov 0x18(%rsi),%r10
0x00007f96dd74bf04: test %r10,%r10
0x00007f96dd74bf07: je 0x7f96dd74bf73 ;*invokevirtual test reexecute=0 rethrow=0 return_oop=0
; - org.sample.MyBenchmark::testMethod@11 (line 67)
0x00007f96dd74bf09: xor %eax,%eax
0x00007f96dd74bf0b: test %r11d,%r11d
0x00007f96dd74bf0e: jle 0x7f96dd74bf67 ;*if_icmpge reexecute=0 rethrow=0 return_oop=0
; - org.sample.A::test@8 (line 46)
; - org.sample.MyBenchmark::testMethod@11 (line 67)
0x00007f96dd74bf10: xor %r10d,%r10d
0x00007f96dd74bf13: xor %r9d,%r9d
0x00007f96dd74bf16: xor %r8d,%r8d
0x00007f96dd74bf19: mov $0x1,%edi ;*ishl reexecute=0 rethrow=0 return_oop=0
; - org.sample.A::test@18 (line 47)
; - org.sample.MyBenchmark::testMethod@11 (line 67)
0x00007f96dd74bf1e: movsxd %edi,%rcx
0x00007f96dd74bf21: add %rcx,%r8 ;*ladd reexecute=0 rethrow=0 return_oop=0
; - org.sample.A::test@20 (line 47)
; - org.sample.MyBenchmark::testMethod@11 (line 67)
0x00007f96dd74bf24: incl %r9d ;*iinc reexecute=0 rethrow=0 return_oop=0
; - org.sample.A::test@22 (line 46)
; - org.sample.MyBenchmark::testMethod@11 (line 67)
0x00007f96dd74bf27: cmp %r11d,%r9d
0x00007f96dd74bf2a: jnl 0x7f96dd74bf3b ;*if_icmpge reexecute=0 rethrow=0 return_oop=0
; - org.sample.A::test@8 (line 46)
; - org.sample.MyBenchmark::testMethod@11 (line 67)
0x00007f96dd74bf2c: mov %r9d,%ecx
0x00007f96dd74bf2f: and $0x1f,%ecx
0x00007f96dd74bf32: mov $0x1,%edi
0x00007f96dd74bf37: shl %cl,%edi ;*ishl reexecute=0 rethrow=0 return_oop=0
; - org.sample.A::test@18 (line 47)
; - org.sample.MyBenchmark::testMethod@11 (line 67)
0x00007f96dd74bf39: jmp 0x7f96dd74bf1e
0x00007f96dd74bf3b: mov $0x1,%r9d ;*ishl reexecute=0 rethrow=0 return_oop=0
; - org.sample.A::test@18 (line 47)
; - org.sample.MyBenchmark::testMethod@25 (line 68)
0x00007f96dd74bf41: movsxd %r9d,%r9
0x00007f96dd74bf44: add %r9,%r10 ;*ladd reexecute=0 rethrow=0 return_oop=0
; - org.sample.A::test@20 (line 47)
; - org.sample.MyBenchmark::testMethod@25 (line 68)
0x00007f96dd74bf47: incl %eax ;*iinc reexecute=0 rethrow=0 return_oop=0
; - org.sample.A::test@22 (line 46)
; - org.sample.MyBenchmark::testMethod@25 (line 68)
0x00007f96dd74bf49: cmp %r11d,%eax
0x00007f96dd74bf4c: jnl 0x7f96dd74bf5e ;*if_icmpge reexecute=0 rethrow=0 return_oop=0
; - org.sample.A::test@8 (line 46)
; - org.sample.MyBenchmark::testMethod@25 (line 68)
0x00007f96dd74bf4e: mov %eax,%ecx
0x00007f96dd74bf50: and $0x1f,%ecx
0x00007f96dd74bf53: mov $0x1,%r9d
0x00007f96dd74bf59: shl %cl,%r9d ;*ishl reexecute=0 rethrow=0 return_oop=0
; - org.sample.A::test@18 (line 47)
; - org.sample.MyBenchmark::testMethod@25 (line 68)
0x00007f96dd74bf5c: jmp 0x7f96dd74bf41
0x00007f96dd74bf5e: mov %r8d,%r11d
0x00007f96dd74bf61: mov %r10d,%eax
0x00007f96dd74bf64: add %r11d,%eax ;*iadd reexecute=0 rethrow=0 return_oop=0
; - org.sample.MyBenchmark::testMethod@28 (line 68)
0x00007f96dd74bf67: add $0x10,%rsp
0x00007f96dd74bf6b: pop %rbp
0x00007f96dd74bf6c: test %eax,0x165a708e(%rip) ; poll_return
0x00007f96dd74bf72: retq
0x00007f96dd74bf73: mov $0xfffffff6,%esi
0x00007f96dd74bf78: mov %r11d,%ebp
0x00007f96dd74bf7b: callq 0x7f96d5c9b560 ; ImmutableOopMap
;*invokevirtual test reexecute=0 rethrow=0 return_oop=0
; - org.sample.MyBenchmark::testMethod@11 (line 67)
; runtime_call UncommonTrapBlob
0x00007f96dd74bf80: callq 0x7f96f2772aa0 ;*invokevirtual test reexecute=0 rethrow=0 return_oop=0
; - org.sample.MyBenchmark::testMethod@11 (line 67)
; runtime_call
0x00007f96dd74bf85: hlt
0x00007f96dd74bf86: hlt
0x00007f96dd74bf87: hlt
0x00007f96dd74bf88: hlt
0x00007f96dd74bf89: hlt
0x00007f96dd74bf8a: hlt
0x00007f96dd74bf8b: hlt
0x00007f96dd74bf8c: hlt
0x00007f96dd74bf8d: hlt
0x00007f96dd74bf8e: hlt
0x00007f96dd74bf8f: hlt
0x00007f96dd74bf90: hlt
0x00007f96dd74bf91: hlt
0x00007f96dd74bf92: hlt
0x00007f96dd74bf93: hlt
0x00007f96dd74bf94: hlt
0x00007f96dd74bf95: hlt
0x00007f96dd74bf96: hlt
0x00007f96dd74bf97: hlt
0x00007f96dd74bf98: hlt
0x00007f96dd74bf99: hlt
0x00007f96dd74bf9a: hlt
0x00007f96dd74bf9b: hlt
0x00007f96dd74bf9c: hlt
0x00007f96dd74bf9d: hlt
0x00007f96dd74bf9e: hlt
0x00007f96dd74bf9f: hlt
[Exception Handler]
[Stub Code]
如果我对程序集的理解正确，则不为 a.test(x) 执行公共子表达式消除 (CSE)。我想直接的原因是这两个调用使用了不同的寄存器，从而阻止（阻碍）JIT 执行 CSE。
test 只是纯方法的一个例子，没有什么有趣的。我的意图是 test(x) 对某些 x 来说足够昂贵，因此 CSE 将是有益的。
我想知道在这种情况下或其他类似情况下是否有任何方法可以显式启用 CSE。或者 CSE 如何在 JVM 中的 JIT 中工作。
环境：
openjdk 版本“9-internal” OpenJDK 运行时环境（build 9-internal+0-2016-04-14-195246.buildd.src） OpenJDK 64-Bit Server VM（build 9-internal+0-2016-04-14-195246.buildd.src，混合模式）
【问题讨论】：
【参考方案1】：首先，你看错了方法。这不是在热路径上执行的。 MyBenchmark.testMethod 内联到基准循环中，大部分时间花在 JMH 生成的方法中，例如
org.sample.generated.MyBenchmark_testMethod_jmhTest::testMethod_avgt_jmhStub
您可以通过运行带有-prof perfasm 选项的JMH 来检查它。
无论如何，您猜对了，CSE 在给定的示例中不起作用。但不是因为寄存器不同（寄存器分配在大多数机器无关优化之后才执行），而只是因为这里的控制流程太复杂了。通常，HotSpot 中的 CSE 不适用于具有循环（即循环）的子图。
我想知道在这种情况下是否有任何方法可以显式启用 CSE 或 其他类似的场景。
当然，通过手动执行此操作，即将方法结果缓存到临时变量中。 HotSpot 在检测常见子表达式方面不太聪明：例如，s*y+x 和 y*s+x 被视为不同的表达式，但您可以通过重写 this question 中的代码来帮助 JIT。
【讨论】：
以上是关于jvm jit 公共子表达式消除的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章