第一个例子
PHP中Getter和Setter的效率(来源reddit)
这个例子比较简单,你可以跳过。
考虑下面的PHP代码:我们可看到,使用Getter/Setter的方式,性能要比直接读写成员变量要差一倍以上。
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<?php
//dog_naive.php
class
dog {
public
$name
=
""
;
public
function
setName(
$name
) {
$this
->name =
$name
;
}
public
function
getName() {
return
$this
->name;
}
}
$rover
=
new
dog();
//通过Getter/Setter方式
for
(
$x
=0;
$x
<10;
$x
++) {
$t
= microtime(true);
for
(
$i
=0;
$i
<1000000;
$i
++) {
$rover
->setName(
"rover"
);
$n
=
$rover
->getName();
}
echo
microtime(true) -
$t
;
echo
"\n"
;
}
//直接存取变量方式
for
(
$x
=0;
$x
<10;
$x
++) {
$t
= microtime(true);
for
(
$i
=0;
$i
<1000000;
$i
++) {
$rover
->name =
"rover"
;
$n
=
$rover
->name;
}
echo
microtime(true) -
$t
;
echo
"\n"
;
}
?>
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这个并没有什么稀,因为有函数调用的开销,函数调用需要压栈出栈,需要传值,有时还要需要中断,要干的事太多了。所以,代码多了,效率自然就慢了。所有的语言都这个德行,这就是为什么C++要引入inline的原因。而且Java在打开优化的时候也可以优化之。但是对于动态语言来说,这个事就变得有点困难了。
你可能会以为使用下面的代码(Magic Function)会好一些,但实际其性能更差。
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class
dog {
private
$_name
=
""
;
function
__set(
$property
,
$value
) {
if
(
$property
==
'name'
)
$this
->_name =
$value
;
}
function
__get(
$property
) {
if
(
$property
==
'name'
)
return
$this
->_name;
}
}
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动态语言的效率从来都是一个问题,如果你需要PHP有更好的性能,你可能需要使用FaceBook的HipHop来把PHP编译成C语言。
第二个例子
为什么Python程序在函数内执行得更快?(来源StackOverflow)
考虑下面的代码,一个在函数体内,一个是全局的代码。
函数内的代码执行效率为 1.8s
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def
main():
for
i
in
xrange
(
10
*
*
8
):
pass
main()
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函数体外的代码执行效率为 4.5s
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for
i
in
xrange
(
10
*
*
8
):
pass
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不用太纠结时间,只是一个示例,我们可以看到效率查得很多。为什么会这样呢?我们使用 dis
module 反汇编函数体内的bytecode 代码,使用 compile
builtin 反汇编全局bytecode,我们可以看到下面的反汇编(注意我高亮的地方)
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13 FOR_ITER 6 (to 22)
16 STORE_FAST 1 (i)
19 JUMP_ABSOLUTE 13
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3
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13 FOR_ITER 6 (to 22)
16 STORE_NAME 1 (i)
19 JUMP_ABSOLUTE 13
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我们可以看到,差别就是 STORE_FAST
和 STORE_NAME,前者比后者快很多。所以,在全局代码中,变量i成了一个全局变量,而函数中的i是放在本地变量表中,所以在全局变量表中查找变量就慢很多。如果你在main函数中声明global i 那么效率也就下来了。
原因是,本地变量是存在一个数组中(直到),用一个整型常量去访问,而全局变量存在一个dictionary中,查询很慢。
(注:在
C/C++中,这个不是一个问题)
第三个例子
为什么排好序的数据在遍历时会更快?(来源StackOverflow)
参看如下C/C++的代码:
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for
(unsigned i = 0; i < 100000; ++i) {
// primary loop
for
(unsigned j = 0; j < arraySize; ++j) {
if
(data[j] >= 128)
sum += data[j];
}
}
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如果你的data数组是排好序的,那么性能是1.93s,如果没有排序,性能为11.54秒。差5倍多。无论是C/C++/Java,或是别的什么语言都基本上一样。
这个问题的原因是—— branch prediction (分支预判)伟大的stackoverflow给了一个非常不错的解释。
考虑我们一个铁路分叉,当我们的列车来的时候, 扳道员知道分个分叉通往哪,但不知道这个列车要去哪儿,司机知道要去哪,但是不知道走哪条分叉。所以,我们需要让列车停下来,然后司机和扳道员沟通一下。这样的性能太差了。
所以,我们可以优化一下,那就是猜,我们至少有50%的概率猜对,如果猜对了,火车行驶性能巨高,猜错了,就得让火车退回来。如果我猜对的概率高,那么,我们的性能就会高,否则老是猜错了,性能就很差。
Image by Mecanismo, from Wikimedia Commons:http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Entroncamento_do_Transpraia.JPG
我们的if-else 就像这个铁路分叉一样,下面红箭头所指的就是搬道器。
那么,我们的搬道器是怎么预判的呢?就是使用过去的历史数据,如果历史数据有90%以上的走左边,那么就走左边。所以,我们排好序的数据就更容易猜得对。
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T = 走分支(条件表达式为
true
)
N = 不走分支(条件表达式为
false
)
data[] = 0, 1, 2, 3, 4, ... 126, 127, 128, 129, 130, ... 250, 251, 252, ...
branch = N N N N N ... N N T T T ... T T T ...
= NNNNNNNNNNNN ... NNNNNNNTTTTTTTTT ... TTTTTTTTTT (easy to predict)
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data[] = 226, 185, 125, 158, 198, 144, 217, 79, 202, 118, 14, 150, 177, 182, 133, ...
branch = T, T, N, T, T, T, T, N, T, N, N, T, T, T, N ...
= TTNTTTTNTNNTTTN ... (completely random - hard to predict)
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从上面我们可以看到,排好序的数据更容易预测分支。
对此,那我们怎么办?我们需要在这种循环中除去if-else语句。比如:
我们把条件语句:
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if
(data[j] >= 128)
sum += data[j];
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变成:
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int
t = (data[j] - 128) >> 31;
sum += ~t & data[j];
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此处解释一下这段代码,这段代码适用于int类型的。因为int类型是32位的,int类型只有32位,右移31位剩下的就是符号位啦。所以第一行代码其实是取得符号位,现在我想大家可以看懂了吧。~t将符号位进行取反。然后进行&操作。而跟0与操作会得0,跟1与会等于本身。
“没有分叉”的性能基本上和“排好序有分支”一个样,无论是C/C++,还是Java。
注:在GCC下,如果你使用
-O3
or-ftree-vectorize
编译参数,GCC会帮你优化分叉语句为无分叉语句。VC++2010没有这个功能。
最后,推荐大家一个网站——Google Speed,网站上的有一些教程告诉你如何写出更快的Web程序。
(全文完)