Почему System.arraycopy встроен в Java?

Я был удивлен, увидев в исходном коде Java, что System.arraycopy - это собственный метод.

Конечно, причина в том, что это быстрее. Но какие нативные уловки может использовать код, чтобы сделать его быстрее?

Почему бы просто не перебрать исходный массив и не скопировать каждый указатель в новый массив - конечно, это не так медленно и громоздко?

В машинном коде это можно сделать с помощью одного memcpy/ memmove, а не n отдельных операций копирования. Разница в производительности существенная.

Его нельзя написать на Java. Нативный код может игнорировать или исключать разницу между массивами Object и массивами примитивов. Java не может этого сделать, по крайней мере, неэффективно.

И это не может быть написано синглом memcpy()из-за семантики, необходимой для перекрывающихся массивов.

Это, конечно, зависит от реализации.

HotSpot будет рассматривать его как «внутренний» и вставлять код на сайте вызова. Это машинный код, а не медленный старый код C. Это также означает, что проблемы с сигнатурой метода в значительной степени исчезнут.

Простой цикл копирования достаточно прост, чтобы к нему можно было применить очевидные оптимизации. Например, разворачивание цикла. То, что происходит в точности, снова зависит от реализации.

В моих собственных тестах System.arraycopy () для копирования множественных массивов измерений в 10-20 раз быстрее, чем чередование циклов:

float[][] foo = mLoadMillionsOfPoints(); // result is a float[1200000][9]
float[][] fooCpy = new float[foo.length][foo[0].length];
long lTime = System.currentTimeMillis();
System.arraycopy(foo, 0, fooCpy, 0, foo.length);
System.out.println("native duration: " + (System.currentTimeMillis() - lTime) + " ms");
lTime = System.currentTimeMillis();

for (int i = 0; i < foo.length; i++)
{
    for (int j = 0; j < foo[0].length; j++)
    {
        fooCpy[i][j] = foo[i][j];
    }
}
System.out.println("System.arraycopy() duration: " + (System.currentTimeMillis() - lTime) + " ms");
for (int i = 0; i < foo.length; i++)
{
    for (int j = 0; j < foo[0].length; j++)
    {
        if (fooCpy[i][j] != foo[i][j])
        {
            System.err.println("ERROR at " + i + ", " + j);
        }
    }
}

Это печатает:

System.arraycopy() duration: 1 ms
loop duration: 16 ms

Причин несколько:

1. JIT вряд ли создаст такой же эффективный код низкого уровня, как написанный вручную код C. Использование низкого уровня C может обеспечить множество оптимизаций, которые практически невозможно сделать для обычного JIT-компилятора.

   См. Эту ссылку для некоторых приемов и сравнения скорости рукописных реализаций C (memcpy, но принцип тот же): Отметьте это Оптимизация Memcpy улучшает скорость

2. Версия C практически не зависит от типа и размера членов массива. Невозможно сделать то же самое в java, поскольку нет способа получить содержимое массива как необработанный блок памяти (например, указатель).