优化Ruby代码使程序运行速度提高的例子

阅读:0次   时间:2017-05-19 23:17:10   字体:[ ]

这篇文章主要介绍了我是如何把ruby gem contracts.ruby速度提升10倍的。

contracts.ruby在我项目里用来添加代码合约(code contracts)到Ruby中。看起来差不多是这样的:

Contract Num, Num => Num
def add(a, b)
 a + b
end

只要add方法被调用,参数和返回值都会被检查。

20秒

本周末,我对该库进行了测试,发现其性能非常糟:

这是在随机输入下,运行1000次以后的结果。

所以,当给一个函数加入合约功能后,运行速度明显下降(约40倍这样),对此,我进行了深入的研究。

8秒

我取得了较大的进展,当传递合约时,我调用success_callback函数,该函数是个空函数,下面是这个函数的整个定义:

def self.success_callback(data)
end 

原来函数调用在Ruby中是非常昂贵的,仅删除这个调用,就节省了8秒钟:

删除其它一些附件函数的调用,时间花费开始从9.84-> 9.59-> 8.01秒,该库的速度马上提升到以前的两倍了。

现在,事情变的有点复杂了。

5.93秒

这里有许多年种定义一个合约的方式:匿名(lambdas)、类 (classes)、简单旧数据(plain ol' values)等。 我有个很长的case语句,用来检测合约的类型。在此合约类型基础之上,我可以做不同的事情。通过把它改为if语句,我节约了一些时间,但每次调用这个函数时,我仍然耗费了不必要的时间在仔细检查这个判定树上面:

if contract.is_a?(Class)
 # check arg
elsif contract.is_a?(Hash)
 # check arg
...

当定义合约和构建lambda时,对树只做一次检查:

if contract.is_a?(Class)
 lambda { |arg| # check arg }
elsif contract.is_a?(Hash)
 lambda { |arg| # check arg }

然后,我将完全绕过逻辑分支,通过将参数传递给预计算的lambda来进行验证,这样就节约了1.2秒时间。

预计算一些其它的If语句,差不多又节省了1秒时间:

5.09秒

将.zip转换为.times又为我节省了1秒时间:

结果证明:

args.zip(contracts).each do |arg, contract|

上面的代码要比下面这个慢:

args.each_with_index do |arg, i|

要比下面这个更慢:

args.size.times do |i|

.zip要花费不必要的时间复制和创建新的数组。而我认为,.each_with_index之所以慢,是因为它受制于背后的.each,所以它涉及到两个限制而不是一个。

4.23秒

下面再看些细节的东西,contracts库在工作时,它会为每一个方法添加class_eval(class_eval要比define_method快)的新方法,这个新方法里有一个对老方法的引用,当调用新方法时,它会检查参数,然后根据参数调用老方法,然后再检查返回值,并且返回值。所有这些都会调用Contract class的check_args和check_result两个方法。我取消了这两个方法的调用,并且对新方法进行正确检查,结果又节省了0.9秒:

2.94秒

在上面,我已经解释了如何基于Contract类型创建lambda,然后使用这些来检验参数。现在,我换了种方法,用生成代码来替代,当我使用class_eval创建新方法时,它就会从eval中获得结果。一个可怕的漏洞,但它避免了一大堆方法调用,并且节省了1.25秒:

1.57秒

最后,我改变了调用重写方法的方式,我先前是使用引用:

# simplification
old_method = method(name)= method(name)

class_eval %{%{
  def #{name}(*args)def #{name}(*args)
    old_method.bind(self).call(*args).bind(self).call(*args)
  endend
}}

我进行了修改,并使用alias_method方法:

alias_method :"original_#{name}", name:"original_#{name}", name
class_eval %{%{
  def #{name}(*args)def #{name}(*args)
    self.send(:"original_#{name}", *args)self.send(:"original_#{name}", *args)
   endend
}}

惊喜,又节省了1.4秒。我不知道为什么aliaa_method会如此地快,我猜是因为它跳过了一个方法的调用和绑定到.bindbind。

结果

我们成功的将时间从20秒优化到1.5秒,我不认为还有比这更好的结果的了。我所编写的 这个测试脚本表明,一个被封装过的add方法要比常规的add方法慢3倍,所以这些数字已经足够好了。

想要验证上面的结论很简单,大量的时间花在调用方法上是只慢3倍的原因,这里有个更现实的例子:一个函数读一个文件100000次:

稍微慢了点!add函数是个例外,我决定不再使用alias_method方法,因为它污染了命名空间,并且这些别名函数会到处出现(文档、IDE的自动完成等)。

其它原因:

    在Ruby中调用方法很慢,我喜欢将代码模块化和重复使用,但或许是时候将更多的代码进行内联了。
    测试你的代码!删掉一个简单的未使用的方法时间从20秒缩短到了12秒。

其它尝试

1.方法选择器

Ruby 2.0里缺少方法选择器这一特性,否则你还可以这样写:

class Foo Foo
 def bar:beforedef bar:before
  # will always run before bar, when bar is called# will always run before bar, when bar is called
 endend

 def bar:afterdef bar:after
  # will always run after bar, when bar is called# will always run after bar, when bar is called
  # may or may not be able to access and/or change bar's return value# may or may not be able to access and/or change bar's return value
 endend
endend

这样可能会更加容易编写decorator,并且运行速度也会加快。

2.关键字old

Ruby 2.0里缺乏的另一特性是引用重写方法:

class Foo Foo
 def bardef bar
  'Hello''Hello'
 endend
end end 

class Fooclass Foo
 def bardef bar
  old + ' World'+ ' World'
 endend
endend

Foo.new.bar # => 'Hello World'Foo.new.bar # => 'Hello World'

3.使用redef重新定义方法:

Matz曾说过:

    为了消除alias_method_chain,我们引入了Module#prepend,prepend前面加#号源码天空,这样就没机会在语言里加入冗余特性。

所以如果redef是冗余特征,也许prepend可以用来写decorator?

4.其它实现

目前为止,这些都已经在YARV做过测试。

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