java乘法vs^运算符vs数学。整数幂的pow（）

Question

我对Java中的功耗计算方式以及可用方法的性能感到好奇。所以我编写了一个简单的测试来检查Math.pow()、*和^操作

public static void main(String[] args) {

    int SIZE = 100000000;

    int[] arr1 = new int[SIZE];
    long st1, end1, st2, end2, st3, end3;

    st1 = System.currentTimeMillis();
    for (int i = 0; i < SIZE; i++) {
        arr1[i] = (int) Math.pow(i, 4);
    }
    end1 = System.currentTimeMillis();
    System.out.println("pow: " + (end1 - st1));

    arr1 = new int[SIZE];
    st2 = System.currentTimeMillis();
    for (int i = 0; i < SIZE; i++) {
        arr1[i] = i * i * i * i;
    }
    end2 = System.currentTimeMillis();
    System.out.println("mul: " + (end2 - st2));

    arr1 = new int[SIZE];
    st3 = System.currentTimeMillis();
    for (int i = 0; i < SIZE; i++) {
        arr1[i] = i^4;
    }
    end3 = System.currentTimeMillis();
    System.out.println("  ^: " + (end3 - st3));

    //to prevent optimizations form skipping the calculations
    for (int i = 0; i < SIZE; i++) {
        if (arr1[i] == 1){
            System.out.println(1);
        }
    }
    System.out.println("done");
}

如果前两个结果是意料之中的：

pow: 19253 19128 19205 19145 19185 19130 19162 19177 19191 19157 | 19173
mul: 91 86 91 85 98 90 90 105 87 95 | 92
  ^: 80 85 80 70 60 65 75 60 70 60  | 71

第三个有点混乱。为什么^总是比简单乘法快一点，应该使用哪一种

所有测试都是在类似条件下使用JRE 1.7运行的

Answer 1

^运算符没有执行求幂运算——它是一个按位“异或”（又名“xor”）

使用整数数学将100000000提升到四次方将给出错误的结果——32位整数不能存储那么大的数字

Math.pow()将使用浮点运算。由于精度问题，答案可能不是100%准确，但应该能够代表所需的结果范围

要获得如此大的数字的100%准确值，应该使用BigInteger类。然而，它不会特别快。在考虑准确性和性能时，这是一个必须进行的权衡

Answer 2

Java中的^运算符是位异或，与幂函数不相似

参考

• http://docs.oracle.com/javase/tutorial/java/nutsandbolts/operators.html