DNN*_*NNX 11 ruby arrays performance benchmarking microbenchmark
直观地说,后者应该比前者更快.但是,当我看到基准测试结果时,我感到非常惊讶:
require 'benchmark/ips'
b = (0..20).to_a;
y = 21;
Benchmark.ips do |x|
x.report('<<') { a = b.dup; a << y }
x.report('+=') { a = b.dup; a += [y] }
x.report('push') { a = b.dup; a.push(y) }
x.report('[]=') { a = b.dup; a[a.size]=y }
x.compare!
end
结果是:
Calculating -------------------------------------
<< 24.978k i/100ms
+= 30.389k i/100ms
push 24.858k i/100ms
[]= 22.306k i/100ms
-------------------------------------------------
<< 493.125k (± 3.2%) i/s - 2.473M
+= 599.830k (± 2.3%) i/s - 3.009M
push 476.374k (± 3.3%) i/s - 2.386M
[]= 470.263k (± 3.8%) i/s - 2.364M
Comparison:
+=: 599830.3 i/s
<<: 493125.2 i/s - 1.22x slower
push: 476374.0 i/s - 1.26x slower
[]=: 470262.8 i/s - 1.28x slower
然而,当我的一位同事独立创建自己的基准时,结果恰恰相反:
Benchmark.ips do |x|
x.report('push') {@a = (0..20).to_a; @a.push(21)}
x.report('<<') {@b = (0..20).to_a; @b << 21}
x.report('+=') {@c = (0..20).to_a; @c += [21]}
x.compare!
end
结果:
Calculating -------------------------------------
push 17.623k i/100ms
<< 18.926k i/100ms
+= 16.079k i/100ms
-------------------------------------------------
push 281.476k (± 4.2%) i/s - 1.410M
<< 288.341k (± 3.6%) i/s - 1.457M
+= 219.774k (± 8.3%) i/s - 1.093M
Comparison:
<<: 288341.4 i/s
push: 281476.3 i/s - 1.02x slower
+=: 219774.1 i/s - 1.31x slower
我们还跨越了我们的基准测试,在我们的两台机器上,他的基准测试显示+=速度明显慢于<<我的基准测试,而我的基准测试显示相反.
这是为什么？
UPD:我的Ruby版本是Ruby 2.2.3p173(2015-08-18修订版51636)[x86_64-darwin14] ; 我的同事是2.2.2(不知道详情,明天会更新帖子).
UPD2:ruby 2.2.2p95(2015-04-13修订版50295)[x86_64-darwin12.0]我的队友的Ruby版本.
在我看来,为了简化各种运算符的比较,我们应该删除不必要的代码并保持测试简单.
require 'benchmark/ips'
y = 10
Benchmark.ips do |x|
x.report('<<') { a = [0,1,2,3,4,5,6,7,8,9]; a << y }
x.report('+=') { a = [0,1,2,3,4,5,6,7,8,9]; a += [y] }
x.report('push') { a = [0,1,2,3,4,5,6,7,8,9]; a.push(y) }
x.report('[]=') { a = [0,1,2,3,4,5,6,7,8,9]; a[a.size]=y }
x.compare!
end
上述代码的结果与问题中共享的第二个代码段一致.
Calculating -------------------------------------
<< 101.735k i/100ms
+= 104.804k i/100ms
push 92.863k i/100ms
[]= 99.604k i/100ms
-------------------------------------------------
<< 2.134M (± 3.3%) i/s - 10.682M
+= 1.786M (±13.2%) i/s - 8.804M
push 1.930M (±16.1%) i/s - 9.472M
[]= 1.948M (± 7.9%) i/s - 9.761M
Comparison:
<<: 2134005.4 i/s
[]=: 1948256.8 i/s - 1.10x slower
push: 1930165.3 i/s - 1.11x slower
+=: 1785808.5 i/s - 1.19x slower
[Finished in 28.3s]
为什么<<比快+=？
Array#<<将元素附加到数组的四种方法中最快的是因为它只是这样 - 将一个元素附加到数组.相反,Array#+附加一个元素但返回一个新的数组副本 - 创建新的数组副本使其最慢.(可以使用toogle code文档中的选项来了解某些方法所做的其他工作)
基准标记 dup
如果我们使用下面的代码进行基准测试,
require 'benchmark/ips'
y = 10
Benchmark.ips do |x|
x.report('<<') { a = [0,1,2,3,4,5,6,7,8,9].dup; a << y }
x.report('+=') { a = [0,1,2,3,4,5,6,7,8,9].dup; a += [y] }
x.report('push') { a = [0,1,2,3,4,5,6,7,8,9].dup; a.push(y) }
x.report('[]=') { a = [0,1,2,3,4,5,6,7,8,9].dup; a[a.size]=y }
x.compare!
end
我们看到以下结果:
Calculating -------------------------------------
<< 65.225k i/100ms
+= 76.106k i/100ms
push 64.864k i/100ms
[]= 63.582k i/100ms
-------------------------------------------------
<< 1.221M (±14.3%) i/s - 6.001M
+= 1.291M (±13.1%) i/s - 6.393M
push 1.164M (±14.1%) i/s - 5.773M
[]= 1.168M (±14.5%) i/s - 5.722M
Comparison:
+=: 1290970.6 i/s
<<: 1221029.0 i/s - 1.06x slower
[]=: 1168219.3 i/s - 1.11x slower
push: 1163965.9 i/s - 1.11x slower
[Finished in 28.3s]
如果我们仔细研究两个结果,我们只看到一个区别.该+=条目已成为第一个,而其余方法的顺序与原始结果保持一致.
使用时为什么会翻转结果dup？
这是我疯狂的猜测,我猜测Ruby解释器优化了代码并且没有创建新数组作为其中的一部分,+=因为它知道它正在处理新创建的数组副本dup
我相信这取决于 MRI 如何分配数组（所有这些答案都是 MRI 特定的）。Ruby 非常努力地提高数组的效率：例如，小数组（<= 3 个元素）被直接打包到 RARRAY 结构中。
\n\n另一件事是，如果您采用一个数组并开始一次附加一个值，则 ruby 不会一次增加一个元素，而是以块的形式增加缓冲区：这更有效，但会消耗少量的数据记忆。
\n\n查看这一切的一个工具是使用 memsize_of：
\n\nObjectSpace.memspace_of([]) #=> 40 (on 64 bit platforms\nObjectSpace.memspace_of([1,2]) #=> 40 (on 64 bit platforms\nObjectSpace.memsize_of([1,2,3,4]) #=> 72\nObjectSpace.memsize_of([]<<1<<2<<3<<4) #=> 200\n在前 2 种情况下，数组打包在 RARRAY 结构中，因此内存大小只是任何对象的基本大小（40 字节）。在第三种情况下，Ruby 必须为 4 个值（每个值 8 个字节）分配一个数组，因此大小为 40 + 32 = 72。在最后一种情况下，Ruby 将存储空间增加到 20 个元素
\n\n这与第二种情况有关。基准测试中的块有一个新创建的数组，该数组仍然有一些备用容量：
\n\n ObjectSpace.memsize_of((0..20).to_a) #=> 336, enough for nearly 40 elements.\n<<可以将其对象写入适当的槽，而+=必须分配一个新数组（对象及其缓冲区）并复制所有数据。
如果我做
\n\na = [1,2,3,4,5]\nb = a.dup\nObjectSpace.memsize_of(b) #=> 40\n这里b与 共享其缓冲区a，因此报告为不使用超出基本对象大小的内存。在写入时b，Ruby 必须复制数据（写入时复制）：在第一个基准测试 +=中，两者<<实际上都分配了足够大小的新缓冲区并复制所有数据。
这就是我感到困惑的地方：如果<<和+=表现相同，这将完全解释事情，但事实并非如此。我对事物的解读是+更简单的。它所要做的就是分配一个缓冲区，并从 2 个位置 memcpy 一些数据 - 这很快。
<<另一方面是改变数组，因此它要支付写入时复制的开销：与+=. 例如，Ruby 需要跟踪谁在共享缓冲区，以便在没有人再共享原始数组时可以对原始数组进行垃圾回收。
在某种程度上让我相信这种解释是正确的基准如下：
\n\nrequire 'benchmark/ips'\nb = (0..20).to_a.dup\ny = 21\nBenchmark.ips do |x|\n x.report('<<') { a = b.dup; a << y }\n x.report('+=') { a = b.dup; a += [y] }\n\n x.report('<<2') { a = b.dup; a << y; a<< y}\n x.report('+=2') { a = b.dup; a += [y]; a += [y] }\nend\n这与原始基准基本相同，但现在附加了 2 个元素。对于<<写入时复制，只会在第一次时产生开销。我得到的结果是
<< 1.325M (\xc2\xb1 7.6%) i/s - 6.639M\n += 1.742M (\xc2\xb1 9.5%) i/s - 8.677M\n <<2 1.230M (\xc2\xb110.3%) i/s - 6.079M\n +=2 1.140M (\xc2\xb110.8%) i/s - 5.656M\n因此，如果您执行两次，则追加到数组就会回到顶部。
\n