Unboxing en Java moderno

Ahora se lanzan nuevas versiones de Java cada seis meses. De vez en cuando, aparecen nuevas características en ellos: var en Java 10, declaraciones de cambio en Java 14, registros y patrones en Java 16. Por supuesto, se han escrito muchos artículos y publicaciones de blogs sobre esto, y se han realizado muchos informes en conferencias. Sin embargo, resultó que todos nos perdimos una actualización de lenguaje muy interesante que sucedió en Java 14: una actualización del bucle for regular sobre un conjunto de enteros. El caso es que esta actualización no ocurrió en el lenguaje, sino en la máquina virtual, pero influyó significativamente en cómo podemos programar en Java.

Recordemos el viejo bucle for:

for (int i = 0; i < 10; i++) {
  System.out.println(i);
}
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
    

Esta sintaxis tiene muchas desventajas. Primero, la variable de ciclo se menciona tres veces. Es muy fácil confundirse y mencionar la variable incorrecta en uno o dos lugares. En segundo lugar, tal variable no es efectivamente definitiva. No se pasará explícitamente a lambdas o clases anónimas. Pero aún más importante: no puede estar asegurado contra el cambio accidental de una variable dentro de un bucle. Leer el código también es difícil. Si el cuerpo del bucle es grande, no es tan fácil decir si también cambia dentro del bucle, lo que significa que no está claro, simplemente revisamos los números en orden o hacemos algo más complicado. También hay errores potenciales si necesita cambiar la dirección del bucle o activar el borde. Y parece anticuado.

Muchos lenguajes ya se han alejado del pesado legado de C y ofrecen una sintaxis más moderna en la que simplemente especifica un rango de números. Por ejemplo, tome Kotlin:

for (x in 0 until 10) {
  println(x)
}
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
    

: , , , . .

Java? , for-each, Java 5. :

/**
 *    
 * @param fromInclusive   ()
 * @param toExclusive   ( )
 * @return Iterable,    fromInclusive  toExclusive.
 */
public static Iterable<Integer> range(int fromInclusive, 
                                      int toExclusive) {
  return () -> new Iterator<Integer>() {
    int cursor = fromInclusive;
    public boolean hasNext() { return cursor < toExclusive; }
    public Integer next() { return cursor++; }
  };
}
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
    

rocket science, , . Java:

for (int i : range(0, 10)) { //    
  System.out.println(i);
}
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
    

. final, . . ? - . JMH-:

@Param({"1000"})
private int size;

@Benchmark
public int plainFor() {
  int result = 0;
  for (int i = 0; i < size; i++) {
    result += i * i * i;
  }
  return result;
}

@Benchmark
public int rangeFor() {
  int result = 0;
  for (int i : range(0, size)) {
    result += i * i * i;
  }
  return result;
}
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
    

, - , JIT- . , JIT . Java 8 :

Benchmark            (size)  Mode  Cnt     Score     Error  Units 
BoxedRange.plainFor    1000  avgt   30   622.679 ±   7.286  ns/op 
BoxedRange.rangeFor    1000  avgt   30  3591.052 ± 792.159  ns/op
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
    

range : 3,5 0,6 . -prof gc



, , rangeFor 13952 , plainFor . , , , 127 . Integer 128-999, 872 16 . , , Iterable, Iterator : (scalar replacement). .

, for , Java . Java:

: Java 14 range ! JIT- , , .

. Java 8 JVM -XX:+UnlockExperimentalVMOptions -XX:+AggressiveUnboxing



. , , :

Java 8-11 0,9 , 12 0,8, 13 . Java 14 , . , . , , .

? - Integer 127. valueOf ( Java 16):

public static Integer valueOf(int i) {
  if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
    return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
  return new Integer(i);
}
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
    

, IntegerCache.low IntegerCache.high , . , , : . AggressiveUnboxing JIT- , , . , - :

Field field = Class.forName("java.lang.Integer$IntegerCache").getDeclaredField("cache");
field.setAccessible(true);
Integer[] arr = (Integer[]) field.get(null);
arr[130] = new Integer(1_000_000);
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
  int res = rangeFor();
  if (res != -1094471800) {
    System.out.println("oops! " + res + "; i = " + i);
    break;
  }
}
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
    

, , . Java if



. AggressiveUnboxing

oops! 392146832; i = 333

JIT- C2 rangeFor, , , , .

, Java 12 cmp r10d,7fh



, 127 (=0x7f). , Java 13. , , , - . , Java 12 rangeFor 8 , Java 13 16 , plainFor.

, : Java 14, . for (int i : range(0, 10))



Java for (int i = 0; i < 10; i++)



, .

Valhalla. Iterable<int>



, . , range . Iterable<Integer>



.