Java中堆、棧，靜態方法和非靜態方法的速度問題

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       一、堆和棧的速度效能分析

       堆和棧是JVM記憶體模型中的2個重要組成部分，自己很早以前也總結過堆和棧的區別，基本都是從儲存內容，儲存空間大小，儲存速度這幾個方面來理解的，但是關於堆和棧的儲存速度，只知道堆儲存速度慢，棧儲存速度快，至於為什麼堆比棧的存取速度慢，並沒有特別深入的研究，從網上也找了很多資料，但很多理由並不太認同，這裡也列舉一些，並結合自己的理解來分析，如果不正確歡迎指正。

       1、從分配的角度分析

            java中棧的大小和生命週期在編譯期間就確定了的（可以參考之前寫的一篇JVM記憶體模型中的分析，本周末會寫一篇該系列知識點中GC策略和GC收集器的部落格），而堆是在運行時動態分配的，這會花不少時間，因此從分配的角度來說，堆比棧速度慢。

      2、從訪問角度分析

           網上很多文章都說訪問棧只需1次，而訪問堆需要2次，一次取地址，第二次根據地址去訪問對象，這個觀點我並不是完全認同。我們知道，虛擬機器棧中儲存的是一個個棧幀，每個棧幀中儲存的是一些局部變數表，運算元，動態連結和返回地址等，當訪問棧的時候，一次訪問就可以擷取這些資料，而java中訪問堆對象的方式主要有2種：通過直接指標和控制代碼訪問，直接指標的方式有點類似於數組的首地址，通過直接指標能快速找到這個對象，只需1次訪問。這種方式相比控制代碼的好處是速度更快，但缺點也很明細：當進行GC的時候，地址會發生變化，而GC是很頻繁的。另一種方式是控制代碼，控制代碼就相當於一個小區的門衛，當你要找這個小區裡的某個住戶時（這個住戶很有錢很任性，每天住在不同的樓層和房間），你要先去找門衛，門衛會告訴你這個人他今天在哪棟樓哪個房間，然後你再到這個房間去找就行了。這樣一來你就需要訪問2次（1次門衛，再根據門衛去找住戶）。這樣速度自然就慢了，但這種方式的好處就是：通過門衛你永遠都能知道這個住戶在哪裡，不管住戶怎麼變（GC過程中對象會頻繁移動，導致地址會頻繁變更）。因此我的理解應該是：如果堆使用的是直接指標的方式的話，從訪問角度來說，應該區別不大，當然如果是控制代碼的方式，倒有些道理。

       3、從CPU命中率角度分析

           我們知道CPU有3級緩衝，一級緩衝速度最快，接近CPU的速度，但是一級緩衝比較小，二級緩衝速度次之，空間稍大，三級緩衝速度又慢些，空間又大些，而且CPU讀取的時候是按行來讀取的，比如64位的機器每次讀取的就是64位，相當於每次可以讀取2個int類型的長度，每次讀取某個資料的時候，可能會把相鄰的資料一塊讀取進來，而棧佔用的空間小，這樣CPU的命中率會更高些，而且淘汰率會更低，而堆佔用的空間大，相對來說，每次讀取命中率更低了，淘汰率也更高，因此從這個角度來說，棧也比堆要快寫。

       上面說的是堆和棧的儲存速度區別，下面再來分析下靜態方法和非靜態方法的速度比較。

       二、靜態方法和非靜態方法（已經建立對象前提下）執行效能分析

       其實之前的直覺是靜態方法的訪問速度應該會比非靜態方法快，因為靜態方法在載入類的時候就存到方法區了，運行時可以直接調用，而非靜態方法調用時需要先初始化對象再來調用，那問題來了：假如對象已經初始化了，再調用靜態方法和非靜態方法哪個快呢？開始以為非靜態方法要快，因為非靜態方法是儲存在虛擬機器棧中的，而棧的訪問速度是比較快的，但是這並不嚴謹，那就來個實驗吧。

      

     是多次啟動並執行結果：

     第一次：

       

     第二次：

     

     第三次：

     

     第四次： 

     

    可以看到，迴圈10000次的結果裡，非靜態方法的執行速度4次裡有3次都比靜態方法快。再來個100000次的迴圈看看結果：

    第一次：

    

   第二次：

        

    第三次：

    

   第4次：

    

    這個就更明顯了，所以就實驗結果而言，如果在已經建立對象的前提下，非靜態方法的訪問速度是比靜態方法的訪問速度快的。但是至於原因，上面的理由感覺還是有點勉強，依舊不是很清楚，歡迎各位大神指點

 

 

 

 

  

Java中堆、棧，靜態方法和非靜態方法的速度問題