我需要一些复杂的数学库,所以我在使用不可变复杂的库和使用可变复杂的库之间犹豫不决 . 显然,我希望计算运行得相当快(除非它会杀死可读性等) .
所以我创建了速度可变与不可变的简单测试:
final class MutableInt {
private int value;
public int getValue() {
return value;
}
public void setValue(int value) {
this.value = value;
}
public MutableInt() {
this(0);
}
public MutableInt(int value) {
this.value = value;
}
}
final class ImmutableInt {
private final int value;
public ImmutableInt(int value) {
this.value = value;
}
public int getValue() {
return value;
}
}
public class TestImmutableSpeed {
static long testMutable(final int arrLen) {
MutableInt[] arrMutable = new MutableInt[arrLen];
for (int i = 0; i < arrMutable.length; ++i) {
arrMutable[i] = new MutableInt(i);
for (int j = 0; j < arrMutable.length; ++j) {
arrMutable[i].setValue(arrMutable[i].getValue() + j);
}
}
long sumMutable = 0;
for (MutableInt item : arrMutable) {
sumMutable += item.getValue();
}
return sumMutable;
}
static long testImmutable(final int arrLen) {
ImmutableInt[] arrImmutable = new ImmutableInt[arrLen];
for (int i = 0; i < arrImmutable.length; ++i) {
arrImmutable[i] = new ImmutableInt(i);
for (int j = 0; j < arrImmutable.length; ++j) {
arrImmutable[i] = new ImmutableInt(arrImmutable[i].getValue() + j);
}
}
long sumImmutable = 0;
for (ImmutableInt item : arrImmutable) {
sumImmutable += item.getValue();
}
return sumImmutable;
}
public static void main(String[] args) {
final int arrLen = 1<<14;
long tmStart = System.nanoTime();
System.out.println("sum = " + testMutable(arrLen));
long tmMid = System.nanoTime();
System.out.println("sum = " + testImmutable(arrLen));
long tmEnd = System.nanoTime();
System.out.println("speed comparison mutable vs immutable:");
System.out.println("mutable " + (tmMid - tmStart)/1000000 + " ms");
System.out.println("immutable " + (tmEnd - tmMid)/1000000 + " ms");
}
}
如果测试运行太慢/太快,您可以调整数组的大小 .
我运行:-server -Xms256m -XX:AggressiveOpts我得到:
sum = 2199023247360
sum = 2199023247360
speed comparison mutable vs immutable:
mutable 102 ms
immutable 1506 ms
问题:我是否缺少一些优化参数,或者是不可变版本15x较慢?
如果是的话,为什么有人会在其中编写带有不可变类Complex的数学库?不可变只是“花哨”而无用吗?
我知道不可变类比哈希映射键更安全,或者不具备竞争条件,但这是特殊情况,可以在没有不可变性的情况下处理 .
Edit: 我使用卡尺重新运行这个微基准测试,如一个答案所示,它运行速度慢12倍,而不是15倍,仍然是相同点 . 更改了Caliper基准测试的代码:
import com.google.caliper.Runner;
import com.google.caliper.SimpleBenchmark;
final class MutableInt {
private int value;
public int getValue() {
return value;
}
public void setValue(int value) {
this.value = value;
}
public MutableInt() {
this(0);
}
public MutableInt(int value) {
this.value = value;
}
}
final class ImmutableInt {
private final int value;
public ImmutableInt(int value) {
this.value = value;
}
public int getValue() {
return value;
}
}
public class TestImmutableSpeed extends SimpleBenchmark {
static long testMutable(final int arrLen) {
MutableInt[] arrMutable = new MutableInt[arrLen];
for (int i = 0; i
卡尺输出:
0% Scenario{vm=java, trial=0, benchmark=Mutable, type=-server, minMemory=-Xms256m, optimizations=-XX:+AggressiveOpts} 91614044.60 ns; ?=250338.20 ns @ 3 trials
50% Scenario{vm=java, trial=0, benchmark=Immutable, type=-server, minMemory=-Xms256m, optimizations=-XX:+AggressiveOpts} 1108057922.00 ns; ?=3920760.98 ns @ 3 trials
benchmark ms linear runtime
Mutable 91.6 ==
Immutable 1108.1 ==============================
请注意,没有Caliper的JVM输出的优化参数是:
0% Scenario{vm=java, trial=0, benchmark=Mutable} 516562214.00 ns; ?=623120.57 ns @ 3 trials
50% Scenario{vm=java, trial=0, benchmark=Immutable} 1706758503.00 ns; ?=5842389.60 ns @ 3 trials
benchmark ms linear runtime
Mutable 517 =========
Immutable 1707 ==============================
如此糟糕的参数使两个版本都变慢,但比例不那么糟糕(但仍然不重要) .
3 回答
这很有趣 . 嗯,首先,这不是一个公平的考验;当你这样做的时候,你没有为JVM做准备 . 基准测试通常很难做到 . 我重构了你的代码以使用Google Caliper,并获得了类似但不同的结果;不可变类只慢了3倍 . 不知道为什么 . 无论如何这里是迄今为止的工作:
TestImmutableSpeed.java
卡尺输出
字符串更新
所以我更多地考虑这个问题,我决定尝试将包装类从
int
更改为对象,在本例中为String
. 将静态类更改为String
,并使用Integer.valueOf(i).toString()
加载字符串,而不是添加,将它们附加到StringBuilder
中,我得到了以下结果:但是,我认为在这种情况下,差异主要是所有必须发生的阵列复制,而不是它使用
String
的事实 .不可变性有时会带来速度惩罚 . 如果速度很重要,请使用带有可变复合体的数学库 .
不可变的值使得Java中的干净编程更加清晰 . 你无需在任何地方进行复制,以避免在远处结束幽灵般的动作(我的意思是在一个地方改变一个值而无意中改变另一个地方的值) . 删除副本会加速某些地方的速度,但创建新实例会减慢其他区域的速度 .
(C很有意思,它采用了相反的方法 . 你可以在定义良好的点上获得副本,而无需编写任何代码 . 实际上,你必须编写代码才能删除复制 . )
如果你关心的是性能,那么可变复合体也不好 . 比如,一个复杂的数组类使用隐藏在实现中的单个双数组,或者只是双数组raw更好 .
回到九十年代,Guy Steele提到了向Java添加值类型的想法,作为使语言本身完整的一部分 . 尽管这是一个非常有限的提议,但后来引入了类似的结构C#,但它们都没有说明Java中最明显的值类,即字符串 .