还在用 Arrays.hashCode？Java 自己也能写出更快的版本！

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Java 自带的 Arrays.hashCode(byte[]) 方法已经存在多年，是不少开发者生成哈希值的首选工具。但 Dynatrace 的研究人员最近发现，即使不使用任何原生代码，仅靠 Java 自身的手段，也能写出 性能更强的版本，甚至超过了 OpenJDK 24 的"底层优化"实现。

Java 原版 hashCode 的瓶颈在哪？

从 JDK 1.5 起，Arrays.hashCode(byte[]) 的逻辑其实非常朴素：

java 复制代码

static int hashCode(byte[] b) {
  if (b == null) return 0;
  int h = 1;
  for (byte q : b) {
    h = 31 * h + q;
  }
  return h;
}

这是经典的「乘 31 加元素」的哈希递推式。但问题在于：逐字节地串行处理，几乎没有编译器优化空间。

为此，研究者参考了 Daniel Lemire 提出的"更快的哈希技巧"，通过手动展开循环和**并行处理（SWAR & SIMD）**两种方式，大幅加速了这一过程。

实测结果：比 OpenJDK 本身还快

他们在 AWS 的 c5.metal 实例上，基于 OpenJDK 24.0.1，对不同实现版本做了对比测试，包含：

Java 默认实现
OpenJDK 自带 Intrinsic 实现（SIMD 加速）
手动展开的 Java 循环
全新 SWAR 实现（寄存器并行）
全新 SIMD 实现（Java Vector API）

测试逻辑基于 JMH，每组包含 1 万个随机长度的 byte[] 数组。结果显示：

🔥 SWAR 实现比默认版本快 2.9 倍 🚀 SIMD 版本甚至超越了 OpenJDK 的底层 intrinsic 实现

优化一：SWAR（寄存器内并行）技术

SWAR（SIMD Within A Register）指的是在一个寄存器内部，完成多个小数据单元的并行操作。

核心思路：

每次读取 8 个字节，打包成一个 long（64 位）
通过位运算和掩码，在这个 long 上并行执行加、乘等运算
避免负数处理的溢出问题：给每个 byte +128，再统一做减法修正

示例代码：

java 复制代码

long x = getLong(b, k) ^ 0x8080808080808080L;
x = 31 * (x & 0x00FF00FF00FF00FFL) + ((x >>> 8) & 0x00FF00FF00FF00FFL);
x = P2 * (x & 0x0000FFFF0000FFFFL) + ((x >>> 16) & 0x0000FFFF0000FFFFL);
h = P8 * h + P4 * (int) x + (int) (x >>> 32) + U;

这段代码里用到了大量"无进位"运算技巧，将四组 byte 同时处理成中间结果，有效利用了 CPU 运算资源。

最终 SWAR 实现如下：

java 复制代码

static int hashCodeSWAR(byte[] b) {
  if (b == null) return 0;
  if (b.length == 0) return 1;
  if (b.length == 1) return 31 + b[0];
  int h = 1;
  int k = 0;
  for (; k <= b.length - 8; k += 8) {
    long x = getLong(b, k) ^ 0x8080808080808080L;
    x = 31 * (x & 0x00FF00FF00FF00FFL) + ((x >>> 8) & 0x00FF00FF00FF00FFL);
    x = P2 * (x & 0x0000FFFF0000FFFFL) + ((x >>> 16) & 0x0000FFFF0000FFFFL);
    h = P8 * h + P4 * (int) x + (int) (x >>> 32) + U;
  }
  return finalize(h, b, k);
}

优化二：Java SIMD（向量化 API）实现

Java 从 JDK 16 起提供了 Vector API，用来显式操作 SIMD 指令。

他们使用 Vector API，直接在 Java 层实现了一版 SIMD 版本的哈希计算，比 OpenJDK intrinsic 还快！

实现亮点：

使用 Vector API 加载 byte[]
先 reinterpret 为 short 做无符号加法
再 reinterpret 为 int 执行 31 的乘法链
最终通过向量归约计算出哈希结果

示例代码：

java 复制代码

var s = ByteVector.fromArray(ByteVector.SPECIES_PREFERRED, b, k)
        .lanewise(XOR, (byte) 0x80)
        .reinterpretAsShorts();

var i = s.and((short) 0xFF)
        .mul((short) 31)
        .add(s.lanewise(LSHR, 8))
        .reinterpretAsInts();

a = a.add(i.and(0xFFFF).mul(P2).add(i.lanewise(LSHR, 16)));

最后的修正：

java 复制代码

int h = (1 + a.mul(W).reduceLanes(ADD)) * F[remaining];

其中 F[] 是为了解决补零后 hash 值偏差而预先计算的逆元数组。

总结：JDK 自带的 hashCode 实现并不够快！

这篇文章提供了两个高性能替代方案：

实现方式	优势
SWAR	无需依赖 SIMD，纯寄存器级并行操作
SIMD + Vector API	完全基于 Java Vector API，性能超越 Intrinsic 实现

👉 项目源码地址 ： github.com/dynatrace-r...

如果你在做大量 byte[] 处理（如网络协议、缓存键、文件分片哈希等），不妨试试这些优化方式。你会惊喜地发现，Java 的性能天花板，其实还可以再抬高一点。

原文地址：mp.weixin.qq.com/s/CZWiGU_4F...

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