运行JDK代码时Java JIT会作弊吗？

我正在对一些代码进行基准测试，但我无法让它运行得像java.math.BigInteger https://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/math/BigInteger.html，即使使用完全相同的算法。 所以我复制了java.math.BigInteger https://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/math/BigInteger.html源到我自己的包并尝试了这个：

//import java.math.BigInteger;

public class MultiplyTest {
    public static void main(String[] args) {
        Random r = new Random(1);
        long tm = 0, count = 0,result=0;
        for (int i = 0; i < 400000; i++) {
            int s1 = 400, s2 = 400;
            BigInteger a = new BigInteger(s1 * 8, r), b = new BigInteger(s2 * 8, r);
            long tm1 = System.nanoTime();
            BigInteger c = a.multiply(b);
            if (i > 100000) {
                tm += System.nanoTime() - tm1;
                count++;
            }
            result+=c.bitLength();
        }
        System.out.println((tm / count) + "nsec/mul");
        System.out.println(result); 
    }
}

当我运行这个（MacOS 上的 jdk 1.8.0_144-b01）时，它输出：

12089nsec/mul
2559044166

当我在导入行未注释的情况下运行它时：

4098nsec/mul
2559044166

使用 JDK 版本的 BigInteger 时，速度几乎是我的版本的三倍，即使它使用完全相同的代码。

我使用 javap 检查了字节码，并比较了使用选项运行时的编译器输出：

-Xbatch -XX:-TieredCompilation -XX:+PrintCompilation -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions 
-XX:+PrintInlining -XX:CICompilerCount=1

并且两个版本似乎生成相同的代码。 那么热点是否使用了一些我无法在代码中使用的预先计算的优化？我一直明白他们没有。 如何解释这种差异？

是的，HotSpot JVM 有点“作弊”，因为它有一些特殊版本BigIntegerJava 代码中找不到的方法。这些方法称为JVM 内在函数 https://en.wikipedia.org/wiki/Intrinsic_function.

尤其，BigInteger.multiplyToLen是 HotSpot 中的一个内在方法。有一个特殊的手工编码的汇编实现 http://hg.openjdk.java.net/jdk8u/jdk8u/hotspot/file/aa4ffb1f30c9/src/cpu/x86/vm/macroAssembler_x86.cpp#l7619在 JVM 源代码库中，但仅适用于 x86-64 架构。

您可以禁用此内在函数-XX:-UseMultiplyToLenIntrinsic强制 JVM 使用纯 Java 实现的选项。在这种情况下，性能将与复制代码的性能相似。

P.S.这里有一个list https://gist.github.com/apangin/7a9b7062a4bd0cd41fcc其他 HotSpot 内部方法。