是否可以使 java.lang.invoke.MethodHandle 与直接调用一样快？

我正在比较性能MethodHandle::invoke以及直接静态方法调用。这是静态方法：

public class IntSum {
    public static int sum(int a, int b){
        return a + b;
    }
}

这是我的基准：

@State(Scope.Benchmark)
public class MyBenchmark {

    public int first;
    public int second;
    public final MethodHandle mhh;

    @Benchmark
    @OutputTimeUnit(TimeUnit.NANOSECONDS)
    @BenchmarkMode(Mode.AverageTime)
    public int directMethodCall() {
        return IntSum.sum(first, second);
    }

    @Benchmark
    @OutputTimeUnit(TimeUnit.NANOSECONDS)
    @BenchmarkMode(Mode.AverageTime)
    public int finalMethodHandle() throws Throwable {
        return (int) mhh.invoke(first, second);
    }

    public MyBenchmark() {
        MethodHandle mhhh = null;

        try {
            mhhh = MethodHandles.lookup().findStatic(IntSum.class, "sum", MethodType.methodType(int.class, int.class, int.class));
        } catch (NoSuchMethodException | IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        mhh = mhhh;
    }

    @Setup
    public void setup() throws Exception {
        first = 9857893;
        second = 893274;
    }
}

我得到以下结果：

Benchmark                      Mode  Cnt  Score   Error  Units
MyBenchmark.directMethodCall   avgt    5  3.069 ± 0.077  ns/op
MyBenchmark.finalMethodHandle  avgt    5  6.234 ± 0.150  ns/op

MethodHandle有一定的性能下降。

运行它-prof perfasm显示这个：

....[Hottest Regions]...............................................................................
 31.21%   31.98%         C2, level 4  java.lang.invoke.LambdaForm$DMH::invokeStatic_II_I, version 490 (27 bytes) 
 26.57%   28.02%         C2, level 4  org.sample.generated.MyBenchmark_finalMethodHandle_jmhTest::finalMethodHandle_avgt_jmhStub, version 514 (84 bytes) 
 20.98%   28.15%         C2, level 4  org.openjdk.jmh.infra.Blackhole::consume, version 497 (44 bytes) 

据我所知，基准测试结果的原因是最热门区域2 org.sample.generated.MyBenchmark_finalMethodHandle_jmhTest::finalMethodHandle_avgt_jmhStub包含由执行的所有类型检查MethodHandle::invoke在 JHM 循环内。汇编输出片段（省略部分代码）：

....[Hottest Region 2]..............................................................................
C2, level 4, org.sample.generated.MyBenchmark_finalMethodHandle_jmhTest::finalMethodHandle_avgt_jmhStub, version 519 (84 bytes) 
;...
0x00007fa2112119b0: mov     0x60(%rsp),%r10
;...
0x00007fa2112119d4: mov     0x14(%r12,%r11,8),%r8d  ;*getfield form
0x00007fa2112119d9: mov     0x1c(%r12,%r8,8),%r10d  ;*getfield customized
0x00007fa2112119de: test    %r10d,%r10d
0x00007fa2112119e1: je      0x7fa211211a65    ;*ifnonnull
0x00007fa2112119e7: lea     (%r12,%r11,8),%rsi
0x00007fa2112119eb: callq   0x7fa211046020    ;*invokevirtual invokeBasic
;...
0x00007fa211211a01: movzbl  0x94(%r10),%r10d  ;*getfield isDone
;...
0x00007fa211211a13: test    %r10d,%r10d
;jumping at the begging of jmh loop if not done
0x00007fa211211a16: je      0x7fa2112119b0    ;*aload_1 
;...

在致电之前invokeBasic我们执行类型检查（在 jmh 循环内），这会影响输出 avgt。

问题：为什么不将所有类型检查移到循环之外？我宣布public final MethodHandle mhh;在基准内。所以我希望编译器能够弄清楚并消除相同的类型检查。如何消除相同的类型检查？是否可以？

You use 反光的调用MethodHandle。它的工作原理大致如下Method.invoke，但运行时检查较少，并且无需装箱/拆箱。从此MethodHandle is not static final，JVM并不将其视为常量，即MethodHandle的目标是一个黑盒子，无法内联。

虽然mhh是最终的，它包含实例字段，例如MethodType type and LambdaForm form每次迭代时都会重新加载。由于内部有黑盒调用（见上文），这些负载不会被提升到循环之外。此外，LambdaForm of a MethodHandle可以在调用之间的运行时更改（定制），所以它needs重新加载。

如何让通话更快？

1. Use static final方法句柄。 JIT 将知道此类 MethodHandle 的目标，因此可以在调用站点将其内联。

2. 即使您有非静态 MethodHandle，您也可以将其绑定到静态 CallSite 并像直接方法一样快速调用它。这与 lambda 的调用方式类似。

   private static final MutableCallSite callSite = new MutableCallSite(
           MethodType.methodType(int.class, int.class, int.class));
   private static final MethodHandle invoker = callSite.dynamicInvoker();
   
   public MethodHandle mh;
   
   public MyBenchmark() {
       mh = ...;
       callSite.setTarget(mh);
   }
   
   @Benchmark
   public int boundMethodHandle() throws Throwable {
       return (int) invoker.invokeExact(first, second);
   }
   

   3. 使用常规invokeinterface代替MethodHandle.invoke正如@Holger建议的那样。可以生成用于调用给定 MethodHandle 的接口实例LambdaMetafactory.metafactory() https://docs.oracle.com/javase/9/docs/api/java/lang/invoke/LambdaMetafactory.html.