声明3个int与new int[3]的性能差异及首段执行慢因探究

我编写了3段代码测试性能开销，最后一段显示主入口可能存在额外开销，但核心问题仍在前两段：

测试情况1：先声明3个int变量 #

int size = Integer.MAX_VALUE;
long ms = System.currentTimeMillis();

for (int i = 0; i < size; i++) {
    int a = 10;
    int b = 20;
    int c = 30;
}
System.out.println((System.currentTimeMillis() - ms));

ms = System.currentTimeMillis();

for (int i = 0; i < size; i++) {
    int[] arr = new int[3];
    arr[0] = 10;
    arr[1] = 20;
    arr[2] = 30;
}
System.out.println((System.currentTimeMillis() - ms));

输出：

9
2

测试情况2：先执行new int[3] #

int size = Integer.MAX_VALUE;
long ms = System.currentTimeMillis();

for (int i = 0; i < size; i++) {
    int[] arr = new int[3];
    arr[0] = 10;
    arr[1] = 20;
    arr[2] = 30;
}
System.out.println((System.currentTimeMillis() - ms));

ms = System.currentTimeMillis();

for (int i = 0; i < size; i++) {
    int a = 10;
    int b = 20;
    int c = 30;
}
System.out.println((System.currentTimeMillis() - ms));

输出：

8
1

测试情况3：添加延迟排除主入口影响 #

try {
    Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
    throw new RuntimeException(e);
}
int size = Integer.MAX_VALUE;
long ms = System.currentTimeMillis();

for (int i = 0; i < size; i++) {
    int a = 10;
    int b = 20;
    int c = 30;
}
System.out.println((System.currentTimeMillis() - ms));

ms = System.currentTimeMillis();

for (int i = 0; i < size; i++) {
    int[] arr = new int[3];
    arr[0] = 10;
    arr[1] = 20;
    arr[2] = 30;
}
System.out.println((System.currentTimeMillis() - ms));

输出：

1
2

核心原因分析 #

按逻辑new int[3]的内存分配应该更耗时，但实际首次执行的代码段总是更慢，本质是JVM即时编译（JIT）的预热机制在起作用：

1. 解释执行 vs 编译执行：JVM启动后，代码默认以解释模式运行，逐行翻译字节码执行，速度较慢。当一段代码被多次执行（达到JIT编译阈值），JVM会将其编译为机器码，后续执行直接运行优化后的机器码，速度大幅提升。
2. 测试顺序的影响：第一个循环运行时，JVM还在收集代码的执行信息，尚未触发JIT编译；等第一个循环跑完，JVM已经完成了编译准备，第二个循环直接享受编译优化后的执行效率，所以速度更快。
3. 无效代码的极致优化：你测试的两段代码都属于"无副作用"的无效代码（变量/数组未被后续使用），JIT会直接将整个循环优化掉——这也是第三种测试里，预热后的变量声明循环只需要1ms、数组循环也只有2ms的原因。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者vnoob0