從HikariCP的性能優(yōu)化說起！

你好，我是業(yè)余草，這是我的第 445 篇原創(chuàng)文章。

這篇文章我想了很久沒想到好標(biāo)題，索性就以《從HikariCP的性能優(yōu)化說起！》為題開始吧！

這兩天看到群里有人閱讀到網(wǎng)上的文章，在群里問：“invokestatic 性能比 invokevirtual 好？”

一時(shí)間難倒了不少人，有人建議去看周老師的 JVM 書籍(深入理解Java虛擬機(jī))中找答案，引起了群友廣泛的討論。不少人表示沒看過，還有部分表示看不懂。

其實(shí)不看周老師的書，也能搞定這個(gè)問題。

同時(shí)，阿里巴巴出品的 Java 開發(fā)手冊(cè)中也有一段這樣的描述：

?

【強(qiáng)制】避免通過一個(gè)類的對(duì)象引用訪問此類的靜態(tài)變量或靜態(tài)方法，無謂增加編譯器解析成本，直接用類名來訪問即可。

?

這句話說的太模糊了，也不給一個(gè)詳細(xì)的解釋，看的云里霧里。很多人都看懵了，也包括我自己。沒得辦法，我嘗試著從字節(jié)碼的角度找找答案，結(jié)果還真被我找到了。

我們先來看一個(gè) demo：

public class Xttblog {
    public static int num = 0;

    public void add(){
        this.num ++;
    }
}

這段代碼，如果你安裝了 p3c 插件，就會(huì)有爆紅提示：

我們先忽略這個(gè)提示，寫個(gè) main 方法，看看字節(jié)碼層面指令。

public class StaticTest {
    public static void main(String[] args) {
        Xttblog xttblog = new Xttblog();
        xttblog.num ++;
    }
}

通過類實(shí)例訪問靜態(tài)變量，阿里巴巴的規(guī)約插件同樣的會(huì)報(bào)出紅線提示。

這個(gè)提示不影響代碼運(yùn)行。我們可以執(zhí)行javap，不會(huì)用的先看java -help，或者 idea 安裝字節(jié)碼插件：jclasslib。

Compiled from "StaticTest.java"
public class com.xttblog.test.StaticTest {
  public static void main(java.lang.String[]);
    descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
    flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
    Code:
      stack=2, locals=2, args_size=1
         0: new           #2                  // class com/xttblog/Xttblog
         3: dup
         4: invokespecial #3                  // Method com/xttblog/Xttblog."<init>":()V
         7: astore_1
         8: aload_1
         9: pop
        10: getstatic     #4                  // Field com/xttblog/Xttblog.num:I
        13: iconst_1
        14: iadd
        15: putstatic     #4                  // Field com/xttblog/Xttblog.num:I
        18: return
              LineNumberTable:
        line 11: 0
        line 12: 8
        line 13: 18
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0      19     0  args   [Ljava/lang/String;
            8      11     1 xttblog   Lcom/xttblog/Xttblog;
}

我們?cè)俅胃乱幌?main 方法中的代碼：

public class StaticTest {
    public static void main(String[] args) {
        /*Xttblog xttblog = new Xttblog();
        xttblog.num++; */

        Xttblog.num ++;
    }
}

再一次的查看字節(jié)碼。

Compiled from "StaticTest.java"
public class com.xttblog.test.StaticTest {
  public com.xttblog.test.StaticTest();
    Code:
       0: aload_0
       1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
       4: return

  public static void main(java.lang.String[]);
    Code:
       0: getstatic     #2                  // Field com/xttblog/test/Xttblog.num:I
       3: iconst_1
       4: iadd
       5: putstatic     #2                  // Field com/xttblog/test/Xttblog.num:I
       8: return

你會(huì)發(fā)現(xiàn)指令變少了。除了少了創(chuàng)建對(duì)象的 new、dup、invokespecial 指令外，還多出了 astore_1、aload_1、pop 指令。

astore_1 指令：1 是代表在本地變量表（LocalVariableTable）中的序號(hào)位置。Slot 1 就是 xttblog 對(duì)象。它的意思就是，創(chuàng)建完對(duì)象后，把 xttblog 存入到本地變量表位置 1 中。

aload_1 指令：把存放在局部變量表中索引 1 位置的對(duì)象引用壓入操作棧。

pop 指令：然后，pop 指令，又把棧頂給彈出了。

到現(xiàn)在，你應(yīng)該看明白了。通過類實(shí)例去訪問靜態(tài)變量，來來回回的把 xttblog 對(duì)象給折騰了一遍。它多出了，存入本地變量表，壓棧，出棧的操作。把本來利索的事情，給多加幾道工序，反而影響運(yùn)行效率。

其他的指令我就不講了，具體可以查看我前面的文章：《JVM 常用指令速查手冊(cè)，建議收藏！》。

總結(jié)一下，就是靜態(tài)變量或方法的訪問比通過類實(shí)例訪問靜態(tài)變量和方法快。同樣的道理，invokestatic 性能比 invokevirtual 好，也就不足為奇了。

實(shí)際上，HikariCP 也利用了 Javassist 來生成委托實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)代理，優(yōu)化并精簡了字節(jié)碼。

具體官方英文文檔，參考這里：https://github.com/brettwooldridge/HikariCP/wiki/Down-the-Rabbit-Hole。

HikariCP 的作者，也就是 Brett Wooldridge 大神也是通過字節(jié)碼來說明，invokestatic 性能比 invokevirtual 好，同時(shí) invokestatic 相比 invokevirtual 更容易被 JVM 優(yōu)化調(diào)用。

另外，優(yōu)化后的(上圖中的上半圖)指令，還少了一個(gè) getstatic。同時(shí)棧大小從 5 個(gè)元素減少到 4 個(gè)元素。這是因?yàn)?invokevirtual 指令在堆棧上隱式傳遞 ProxyFactory 實(shí)例的情況下（即 this），并且在調(diào)用時(shí)從堆棧中需要額外（看不見）彈出 this。

讀過周志明老師的《深入理解Java虛擬機(jī)》第二版的同學(xué)，可能還知道：invokevirtual 指令的調(diào)用依賴于運(yùn)行時(shí)解析，其解析過程大致分為以下幾個(gè)步驟：

• 找到操作數(shù)棧頂?shù)牡谝粋€(gè)元素(本例中就是 this)所指向的對(duì)象的實(shí)際類型，記作 C。
• 如果在類型 C 中找到了與常量中的描述符和簡單名稱都相符的方法，則進(jìn)行訪問權(quán)限校驗(yàn)，如果通過則返回這個(gè)方法的直接引用，查找過程結(jié)束；如果不通過，則返回 java.lang.IllegalAccessError 異常。
• 否則，按照繼承關(guān)系對(duì) C 的父類進(jìn)行第 2 步的搜索和校驗(yàn)過程。
• 如果始終都沒有找到合適的方法，則拋出 java.lang.AbstractMethodError 異常。

說白了，invokevirtual 會(huì)進(jìn)行查找，查找重載函數(shù)，以及權(quán)限驗(yàn)證。找出類型和權(quán)限全符合的函數(shù)進(jìn)行執(zhí)行。

而 invokestatic 指令用于調(diào)用靜態(tài)方法，即使用 static 關(guān)鍵字修飾的方法；static 修飾的方法是屬于具體類的，因此不需要多余的查找和權(quán)限驗(yàn)證，因此 invokestatic 的性能比 invokevirtual 好！

時(shí)間倉促，就先聊到這里吧，如有不懂或疑問，歡迎加我微信：codedq，進(jìn)群學(xué)習(xí)！