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我很难理解 Java 字节码中的 LookUpSwitch 和 TableSwitch。

如果我理解的很好，LookUpSwitch和TableSwitch都对应switchJava源码的语句？为什么一个 JAVA 语句会生成 2 个不同的字节码？

每个 Jasmin 文档：

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不同之处在于

  • lookupswitch使用带有键和标签的表
  • tableswitch仅使用带有标签的表。

执行tableswitch时，直接将栈顶的 int 值作为 table 的索引，以获取跳转目的地并立即执行跳转。整个查找+跳转过程是一个O(1) 操作，这意味着它非常快。

执行lookupswitch时，堆栈顶部的int值与表中的键进行比较，直到找到匹配项，然后使用该键旁边的跳转目标执行跳转。由于lookupswitch表总是必须排序，使得keyX < keyY对于每个X < Y，整个lookup+jump过程是一个O（log n）操作因为将使用二分搜索算法搜索键（无需将 int 值与所有可能的键进行比较以找到匹配项或确定没有任何键匹配）。O(log n) 比 O(1) 慢一些，但它仍然可以，因为许多众所周知的算法都是 O(log n) 并且这些通常被认为是快的；甚至 O(n) 或 O(n * log n) 仍然被认为是一个非常好的算法（慢/坏算法有 O(n^2)、O(n^3) 甚至更糟）。

编译器根据switch 语句的紧凑程度来决定使用哪条指令，例如

switch (inputValue) {
  case 1:  // ...
  case 2:  // ...
  case 3:  // ...
  default: // ...
}

上面的开关非常紧凑，没有数字“孔”。编译器会像这样创建一个 tableswitch：

 tableswitch 1 3
    OneLabel
    TwoLabel
    ThreeLabel
  default: DefaultLabel

Jasmin 页面的伪代码很好地解释了这一点：

int val = pop();                // pop an int from the stack
if (val < low || val > high) {  // if its less than <low> or greater than <high>,
    pc += default;              // branch to default 
} else {                        // otherwise
    pc += table[val - low];     // branch to entry in table
}

这段代码非常清楚这种 tableswitch 是如何工作的。val是inputValue，low将是 1（开关中的最低 case 值）和high3（开关中的最高 case 值）。

即使有一些孔，开关也可以很紧凑，例如

switch (inputValue) {
  case 1:  // ...
  case 3:  // ...
  case 4:  // ...
  case 5:  // ...
  default: // ...
}

上面的开关“几乎紧凑”，它只有一个孔。编译器可以生成以下指令：

 tableswitch 1 6
    OneLabel
    FakeTwoLabel
    ThreeLabel
    FourLabel
    FiveLabel
  default: DefaultLabel

  ; <...code left out...>

  FakeTwoLabel:
  DefaultLabel:
    ; default code

如您所见，编译器必须为 2 添加一个假案例，FakeTwoLabel. 由于 2 不是 switch 的实际值，FakeTwoLabel实际上是一个标签，可以准确地更改默认情况所在的代码流，因为值 2 实际上应该执行默认情况。

因此，编译器创建 tableswitch 的 switch 不必非常紧凑，但它至少应该非常接近紧凑。现在考虑以下开关：

switch (inputValue) {
  case 1:    // ...
  case 10:   // ...
  case 100:  // ...
  case 1000: // ...
  default:   // ...
}

这个开关远非紧凑，它的孔比 values多一百倍。人们会称之为稀疏开关。编译器必须生成近千个假案例才能将此开关表示为 tableswitch。结果将是一个巨大的表，大大增加了类文件的大小。这是不切实际的。相反，它将生成一个查找开关：

lookupswitch
    1       : Label1
    10      : Label10
    100     : Label100
    1000    : Label1000
    default : DefaultLabel

该表只有 5 个条目，而不是超过一千个。该表有 4 个实数值，O(log 4) 是 2（这里的 log 是 2 BTW 的底数，而不是 10 的底数，因为计算机操作二进制数）。这意味着 VM 最多需要两次比较才能找到 inputValue 的标签或得出结论，该值不在表中，因此必须执行默认值。即使该表有 100 个条目，VM 最多需要 7 次比较才能找到正确的标签或决定跳转到默认标签（7 次比较远少于 100 次比较，你不觉得吗？）。

所以说这两条指令是可以互换的，或者说两条指令的原因是有历史原因的，都是无稽之谈。对于两种不同的情况有两种指令，一种用于具有紧凑值的开关（用于最大速度），另一种用于具有稀疏值的开关（不是最大速度，但仍然具有良好的速度和非常紧凑的表格表示，无论数字孔如何）。

于 2012-10-17T15:46:33.377 回答
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1.8.0_45如何javac决定编译switch成什么？

要决定何时使用哪个，您可以使用javac选择算法作为基础。

我们知道来源javac是在langtools回购。

然后我们grep：

hg grep -i tableswitch

第一个结果是langtools/src/share/classes/com/sun/tools/javac/jvm/Gen.java：

// Determine whether to issue a tableswitch or a lookupswitch
// instruction.
long table_space_cost = 4 + ((long) hi - lo + 1); // words
long table_time_cost = 3; // comparisons
long lookup_space_cost = 3 + 2 * (long) nlabels;
long lookup_time_cost = nlabels;
int opcode =
    nlabels > 0 &&
    table_space_cost + 3 * table_time_cost <=
    lookup_space_cost + 3 * lookup_time_cost
    ?
    tableswitch : lookupswitch;

在哪里：

  • hi: 最大案例值
  • lo: 最小案例值

因此我们得出结论，它同时考虑了时间和空间复杂度，时间复杂度的权重为3。

TODO 我不明白为什么lookup_time_cost = nlabels和不log(nlabels)，因为 atableswitch可以在 O(log(n)) 中通过二分搜索完成。

额外的事实：C++ 编译器也在 O(1) 跳转表和 O(long(n)) 二进制搜索之间做出类似的选择：切换 if-else 语句的优势

于 2015-06-24T16:29:23.090 回答
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Java 虚拟机规范描述了差异。“当 switch 的情况可以有效地表示为目标偏移表中的索引时，使用 tableswitch 指令。” 该规范描述了更多细节。

于 2012-05-17T07:23:13.060 回答
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我怀疑这主要是历史原因，因为 Java 字节码与底层机器代码（例如 Sun 自己的 CPU）的某些特定绑定。

这tableswitch本质上是一个计算跳转，其中目的地是从查找表中获取的。相比之下，lookupswitch需要比较每个值，基本上是遍历表元素直到找到匹配值。

显然，这些操作码是可互换的，但基于值，一个或另一个可能更快或更紧凑（例如，比较之间有较大间隙的一组键和一组顺序键）。

于 2012-04-23T20:38:29.767 回答