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如何让Ruby项目速度提升10倍

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如何把一个Ruby项目的运行时间从20秒优化到1.5秒?值得开发者注意的是,在Ruby中调用方法很影响速度,所以作者对代码进行了模块化处理和重复使用。

作者详细描述了他是如何把一个Ruby项目的运行时间从20秒优化到1.5秒。值得开发者注意的是,在Ruby中调用方法很影响速度,所以作者对代码进行了模块化处理和重复使用。下面是笔者对原文的翻译:

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 => Numdef add(a, b)  a + bend
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:

                                   user     system      total        realtesting add                      0.510000   0.000000   0.510000 (  0.509791)testing contracts add           20.630000   0.040000  20.670000 ( 20.726758)
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:

                                  user     system      total        realtesting add                     0.520000   0.000000   0.520000 (  0.517302)testing contracts add           12.120000   0.010000  12.130000 ( 12.140564)
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 argelsif 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。

                                  user     system      total        realtesting add                      0.510000   0.000000   0.510000 (  0.516848)testing contracts add            6.780000   0.000000   6.780000 (  6.785446)
预计算一些其它的If语句,差不多又节省了1秒时间:

                                   user     system      total        realtesting add                      0.510000   0.000000   0.510000 (  0.516527)testing contracts add            5.930000   0.000000   5.930000 (  5.933225)
5.09秒

将.zip转换为.times又为我节省了1秒时间:

                                   user     system      total        realtesting add                      0.510000   0.000000   0.510000 (  0.507554)testing contracts add            5.090000   0.010000   5.100000 (  5.099530)
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:

                                   user     system        total        realtesting                          0.530000   0.000000   0.530000 (0.523503)testing contracts add            4.230000   0.000000   4.230000 (  4.244071)

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:

                            user    system     total   real    testing add            0.520000 0.000000 0.520000 ( 0.519425)    testing contracts add  2.940000 0.000000 2.940000 ( 2.942372)

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:

# simplificationold_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}", nameclass_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。

                                 user     system      total        realtesting add                      0.520000   0.000000   0.520000 (  0.518431)testing contracts add            1.570000   0.000000   1.570000 (  1.568863)

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:

                                  user     system      total        realtesting read                     1.200000   1.330000   2.530000 (  2.521314)testing contracts read           1.530000   1.370000   2.900000 (  2.903721)

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:

  1. 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。
  2. 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  endendendend
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'  endendend end class Fooclass Foo  def bardef bar    old + ' World'+ ' World'  endendendendFoo.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,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。

来自:adit.io

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