自写代码手动测试 Java 编译器是否会把 /2 优化为位运算(以及是否会把对 2 的取模 / 取余操作优化为位运算)

前言

今天回想起一道 Java 面试题:

用最有效率的方法算出 2 乘 8 等于几?

答案是 2 << 3,使用位运算,相当于乘以了 2^3。

跟朋友在这个问题上讨论起来了,有人说 Java 的编译器会把/2,/4,/8 这种涉及 2 的幂的运算,优化为位运算。在网上查询发现没有多少相关文章,抱着探究精神,决定手动测试一番。

进行测试

代码

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Main.testDivision();
        Main.testShift();
    }

    /**
     * 除法测试
     */
    private static void testDivision() {
        long startTime = System.nanoTime();
        int tem = Integer.MAX_VALUE;
        for (int i = 0; i <1000000000 ; i++) {
            tem = tem / 2;
        }
        long endTime = System.nanoTime();
        System.out.println(String.format("Division operations consumed time: %f s", (endTime - startTime) / 1000000000.0));
    }

    /**
     * 位运算测试
     */
    private static void testShift() {
        long startTime = System.nanoTime();
        int tem = Integer.MAX_VALUE;
        for (int i = 0; i <1000000000 ; i++) {
            tem = tem >> 1;
        }
        long endTime = System.nanoTime();
        System.out.println(String.format("Shift operations consumed time: %f s", (endTime - startTime) / 1000000000.0));
    }
}

测试结果

总共测试了 3 次:

// 第一次
Division operations consumed time: 1.023045 s
Shift operations consumed time: 0.264115 s

// 第二次
Division operations consumed time: 1.000502 s
Shift operations consumed time: 0.251574 s

// 第三次
Division operations consumed time: 1.056946 s
Shift operations consumed time: 0.262253 s

根据耗时,得出结论:Java 编译器没有把/2 优化为位运算

其它的测试

测试 Java 编译器是否会把对 2 的取模/取余操作优化为位运算

Java 中取模/取余操作符是 %,通常取模运算也叫取余运算,他们都遵循除法法则,返回结果都是左操作数除以右操作数的余数。

代码

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Main.testModulo();
        Main.testShift();
    }

    /**
     * 取模测试
     */
    private static void testModulo() {
        long startTime = System.nanoTime();
        int tem = Integer.MAX_VALUE;
        for (int i = 0; i <1000000000 ; i++) {
            tem = tem % 2;
        }
        long endTime = System.nanoTime();
        System.out.println(String.format("Modulo operations consumed time: %f s", (endTime - startTime) / 1000000000.0));
    }

    /**
     * 位运算测试
     */
    private static void testShift() {
        long startTime = System.nanoTime();
        int tem = Integer.MAX_VALUE;
        for (int i = 0; i <1000000000 ; i++) {
            tem = tem & 1;
        }
        long endTime = System.nanoTime();
        System.out.println(String.format("Shift operations consumed time: %f s", (endTime - startTime) / 1000000000.0));
    }
}

测试结果

总共测试了 3 次:

// 第一次
Modulo operations consumed time: 0.813894 s
Shift operations consumed time: 0.003005 s

// 第二次
Modulo operations consumed time: 0.808596 s
Shift operations consumed time: 0.002247 s

// 第三次
Modulo operations consumed time: 0.825826 s
Shift operations consumed time: 0.003162 s

根据耗时,得出结论:Java 编译器没有把对 2 的取模/取余操作优化为位运算

写在最后

感谢阅读,如果本文陈述的内容存在问题,欢迎和我交流!-- JellyfishMIX@qq.com

  • Java

    Java 是一种可以撰写跨平台应用软件的面向对象的程序设计语言,是由 Sun Microsystems 公司于 1995 年 5 月推出的。Java 技术具有卓越的通用性、高效性、平台移植性和安全性。

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  • 位运算
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