final类与volatile字段的性能开销对比及基准测试咨询

背景与方案思路 #

Java内存模型有一项保障：仅包含final字段的final类，其构造函数返回操作happens-before该对象引用的任何赋值操作，这类代码是线程安全的。如果State类的字段不是final，那么Sum.state必须声明为volatile才能保证语义，但volatile会阻止CPU重排序，在紧循环场景下会带来性能开销。

我正在实现一个线程安全的可变CharSequence，计划将核心逻辑抽离为独立的不可变类，通过委托方式调用它的方法（包括高频紧循环调用的charAt），以此最小化同步开销并维持状态的不变性。

性能疑问 #

但我存在一个疑问：在ARM和x86架构下，使用不可变状态类与使用volatile字段的可变类，在状态读取操作时的性能是否存在差异？
不可变方案并非没有代价：State类中的部分辅助统计字段并不影响charAt的正确性，但一旦设为final，每次更新状态都需要创建新的实例。

我的核心诉求是状态读取（委托调用）的开销尽可能小——修改操作虽然频繁，但读取操作的数量至少是修改操作的一个数量级，修改慢一些是可以接受的。

基准测试的挑战与求助 #

关于基准测试，我虽打算开展，但面临诸多挑战：

• 微基准测试是孤立执行的，必然会触发C2热点编译，但在实际系统中无法保证这一条件
• 无法控制其他开发者对该类的使用方式
• 难以确保测量目标的准确性，不清楚JVM会因测试场景的简化做出哪些不必要的优化

因此，恳请提供关于基准测试的相关建议。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Turin