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高性能JavaScript 达夫设备

前言

  在《》一书的第四章算法和流程控制中,提到了减少迭代次数加速程序的策略—达夫设备()。达夫设备本身很好理解,但是其效果是否真的像书中所说“如果迭代次数超过1000,那么达夫设备的执行效率将明显提升”?还是随着浏览器性能的逐渐增强,这种以牺牲代码阅读性而获取的性能提升已经微不足道?hT1linux系统宝典

达夫设备

  达夫设备真的很简单,说白了就是“循环体展开”。看如下的代码:hT1linux系统宝典

var a = [0, 1, 2, 3, 4];var sum = 0;for(var i = 0; i < 5; i++)  sum += a[i];console.log(sum);

  我们将循环体展开来写:hT1linux系统宝典

var a = [0, 1, 2, 3, 4];var sum = 0;sum += a[0];sum += a[1];sum += a[2];sum += a[3];sum += a[4];console.log(sum);

  因为少作了多次的for循环,很显然这段代码比前者效率略高,而且随着数组长度的增加,少作的for循环将在时间上体现更多的优势。hT1linux系统宝典

  达夫设备这种思想或者说是策略,原来是运用在C语言上的,Jeff Greenberg将它从C语言移植到了JavaScript上,我们可以来看看他写的模板代码:hT1linux系统宝典

var iterations = Math.floor(items.length / 8),  startAt = items.length % 8,  i = 0;  do {    switch(startAt) {      case 0: process(items[i++]);      case 7: process(items[i++]);      case 6: process(items[i++]);      case 5: process(items[i++]);      case 4: process(items[i++]);      case 3: process(items[i++]);      case 2: process(items[i++]);      case 1: process(items[i++]);    }    startAt = 0;  } while(--iterations);

  注意看switch/case语句,因为没有写break,所以除了第一次外,之后的每次迭代实际上会运行8次!Duff's Device背后的基本理念是:每次循环中最多可调用8次process()。循环的迭代次数为总数除以8。由于不是所有数字都能被8整除,变量startAt用来存放余数,便是第一次循环中应调用多少次process()。hT1linux系统宝典

  此算法一个稍快的版本取消了switch语句,将余数处理和主循环分开:hT1linux系统宝典

var i = items.length % 8;while(i) {  process(items[i--]);}i = Math.floor(items.length / 8);while(i) {  process(items[i--]);  process(items[i--]);  process(items[i--]);  process(items[i--]);  process(items[i--]);  process(items[i--]);  process(items[i--]);  process(items[i--]);}

  尽管这种方式用两次循环代替了之前的一次循环,但它移除了循环体中的switch语句,速度比原始循环更快。hT1linux系统宝典

性能测试

  接着我们来进行达夫设备的性能测试。如果迭代中的操作复杂的话,会减小达夫设备优化对于时间的影响,所以循环内部我只选取了简单的操作;而且为了方便操作,选取了8的倍数作为数组长度。hT1linux系统宝典

var a = [];var times = 1000;// init arrayfor(var i = 1; i <= times; i++)  a[i] = i;// ordinary wayconsole.time('1');var sum = 0;for(var i = 1; i <= times; i++)  sum += 1 / a[i];console.log(sum);console.timeEnd('1');// Duff's deviceconsole.time('2');var sum = 0;while(times) {  sum += 1 / a[times--];  sum += 1 / a[times--];  sum += 1 / a[times--];  sum += 1 / a[times--];  sum += 1 / a[times--];  sum += 1 / a[times--];  sum += 1 / a[times--];  sum += 1 / a[times--];}console.log(sum);console.timeEnd('2');

   当times取值较小时,得到了这样的结果(chrome 版本 43.0.2357.134 m):hT1linux系统宝典

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  此时心中一万头草泥马奔腾而过,默默问自己为什么会出现这样有悖常理的结果。直到times取值越来越大:hT1linux系统宝典

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  而在firefox(39.0)下则出现了更诡异的一幕,似乎达夫设备对其不起任何效果:hT1linux系统宝典

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  那么达夫设备真的达不到想象当中的优化程度了吗?为了验证自己的猜想,同时在网上找到了一个外国朋友写的测试代码,大多数的测试结果还是和预料一致,但是也能捕获到这样的截图:hT1linux系统宝典

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总结

  经过测试,我觉得在迭代次数少的情况下,完全没有必要用达夫设备进行优化,且不说代码可读性差,有时甚至会适得其反,而多大的迭代次数算多,多大算少,也不好说,特定的浏览器特定的版本都有其一定的取值。老版本的浏览器运用达夫设备优化性能能得到大幅度的提升,而新版的浏览器引擎肯定对循环迭代语句进行了更强的优化,所以达夫设备能实现的优化效果日趋减弱甚至于没有。而在查阅资料的过程中,有人提出while循环的效果和达夫设备不相上下,接下去也会针对不同的循环方式作进一步的探索。hT1linux系统宝典

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