为什么在我实现的插入排序中处理有序数组时，通用版比专用版慢4倍？

Question

我觉得full JIT后两种方法没有什么区别，但事实是两种方法的时间相差四倍

这里发生了什么

插入排序的实现如下

public class Insert {
    public static void special(int[] unsorted) {
        for (int now = 1; now < unsorted.length; now++) {
            int target = 0;
            final int value = unsorted[now];

            for (int i = now - 1; i >= 0; i--) {
                if (unsorted[i] < value) {
                    target = i + 1;
                    break;
                }
            }
            if (target != now) {
                System.arraycopy(unsorted, target, unsorted, target + 1, now - target);
                unsorted[target] = value;
            }
        }
    }

    public static void general(int[] unsorted, boolean isDown, int start, int end) {
        for (int now = start + 1; now < end; now++) {
            int target = start;
            final int value = unsorted[now];
            if (isDown) {
                for (int i = now - 1; i >= start; i--) {
                    if (unsorted[i] > unsorted[now]) {
                        target = i + 1;
                        break;
                    }
                }
            } else {
                for (int i = now - 1; i >= start; i--) {
                    if (unsorted[i] < unsorted[now]) {
                        target = i + 1;
                        break;
                    }
                }
            }
            if (target != now) {
                System.arraycopy(unsorted, target, unsorted, target + 1, now - target);
                unsorted[target] = value;
            }
        }
    }
}

测试代码如下

@BenchmarkMode(Mode.AverageTime)
@OutputTimeUnit(TimeUnit.MICROSECONDS)
@State(Scope.Thread)
public class TestInset {
    final int[][] src = new int[100000][5];
    final int[][] waitSort = new int[100000][5];


    @Setup(Level.Trial)
    public void init() {
        Random r = new Random();
        for (int i = 0; i < src.length; i++) {
            src[i] = r.ints(5).toArray();
            Arrays.sort(src[i]);
        }
    }

    @Setup(Level.Invocation)
    public void freshData() {
        for (int i = 0; i < waitSort.length; i++) {
            System.arraycopy(src[i], 0, waitSort[i], 0, src[i].length);
        }
    }

    @Benchmark
    public int[][] general() {
        for (int[] ints : waitSort) {
            Insert.general(ints, true, 0, ints.length);
        }
        return waitSort;
    }

    @Benchmark
    public int[][] special() {
        for (int[] ints : waitSort) {
            Insert.special(ints);
        }
        return waitSort;
    }
}

测试结果如下

Benchmark          Mode  Cnt     Score    Error  Units
TestInset.general  avgt   25  2934.461 ± 13.148  us/op
TestInset.special  avgt   25   682.403 ±  5.875  us/op

测试环境如下

JMH 版本：1.21

VM 版本：JDK 1.8.0_212，OpenJDK 64 位服务器 VM，25.212-b04

Answer 1

general() 方法 isDown = true 将按 降序排列数组 而 special() 方法将按 [=] 降序排列数组40=]升序。请注意 if 语句中的区别：> 与 <。使用 isDown = false 的 general() 方法与 special() 方法相同。

由于 src 输入数组由于 Arrays.sort() 而按升序排序，因此 isDown = true 基准运行最坏情况（输入按相反方向排序），而 special() 基准测试运行最好的情况（输入已经排序）。

如果您使用 isDown true 和 false 案例编写基准测试：

@Benchmark
public int[][] generalIsDown() {
  for (int[] ints : waitSort) {
    Insert.general(ints, true, 0, ints.length);
  }
  return waitSort;
}

@Benchmark
public int[][] generalIsUp() {
  for (int[] ints : waitSort) {
    Insert.general(ints, false, 0, ints.length);
  }
  return waitSort;
}

JDK 11 的结果是：

Benchmark                  Mode  Cnt     Score   Error  Units
MyBenchmark.generalIsDown  avgt  100  2738.320 ± 8.678  us/op
MyBenchmark.generalIsUp    avgt  100   697.735 ± 3.902  us/op
MyBenchmark.special        avgt  100   690.968 ± 3.559  us/op

结合更多的东西：

我不确定在这里对 5 元素排序数组进行测试是否有意义。您是否正在尝试在小型数组上测试最坏情况下的插入排序性能？
我不确定你是否应该在 @Benchmark 方法中循环，这就是 @Measurement 等其他注释的作用。

为什么在我实现的插入排序中处理有序数组时，通用版比专用版慢4倍？

Why is the general version 4 times slower than the special version when I deal with the ordered array in the insertion sort I implemented?

java

performance

jmh