一尘不染

Java Lambdas比匿名类慢20倍

algorithm

我在这里看到了很多有关Java Lambda性能的问题,但大多数问题都像“ Lambda稍快,但使用闭包时变慢”或“预热与执行时间不同”或其他类似的问题。

但是,我在这里碰到了一件很奇怪的事情。考虑这个LeetCode问题

给定一组不重叠的间隔,请在间隔中插入一个新间隔(必要时合并)。

您可以假设间隔最初是根据其开始时间排序的。

这个问题被贴上了标签,所以我认为线性方法不是他们想要的。因此,我决定想出一种巧妙的方法,将二进制搜索与对输入列表的修改相结合。现在,在修改输入列表时,问题还不是很清楚,即使签名需要返回对列表的引用,它也显示为“插入”,但现在不要紧。这是完整的代码,但是只有前几行与此问题相关。我将其余的保留在这里,以便任何人都可以尝试:

public List<Interval> insert(List<Interval> intervals, Interval newInterval) {
    int start = Collections.binarySearch(intervals, newInterval,
                                         (i1, i2) -> Integer.compare(i1.start, i2.start));
    int skip = start >= 0 ? start : -start - 1;
    int end = Collections.binarySearch(intervals.subList(skip, intervals.size()),
                                       new Interval(newInterval.end, 0),
                                       (i1, i2) -> Integer.compare(i1.start, i2.start));
    if (end >= 0) {
        end += skip; // back to original indexes
    } else {
        end -= skip; // ditto
    }
    int newStart = newInterval.start;
    int headEnd;
    if (-start - 2 >= 0) {
        Interval prev = intervals.get(-start - 2);
        if (prev.end < newInterval.start) {
            // the new interval doesn't overlap the one before the insertion point
            headEnd = -start - 1;
        } else {
            newStart = prev.start;
            headEnd = -start - 2;
        }
    } else if (start >= 0) {
        // merge the first interval
        headEnd = start;
    } else { // start == -1, insertion point = 0
        headEnd = 0;
    }
    int newEnd = newInterval.end;
    int tailStart;
    if (-end - 2 >= 0) {
        // merge the end with the previous interval
        newEnd = Math.max(newEnd, intervals.get(-end - 2).end);
        tailStart = -end - 1;
    } else if (end >= 0) {
        newEnd = intervals.get(end).end;
        tailStart = end + 1;
    } else { // end == -1, insertion point = 0
        tailStart = 0;
    }
    intervals.subList(headEnd, tailStart).clear();
    intervals.add(headEnd, new Interval(newStart, newEnd));
    return intervals;
}

这种方法运行良好并被接受,但运行时为80毫秒,而大多数解决方案为4-5毫秒和18-19毫秒。当我查找它们时,它们都是线性的并且非常原始。人们不会期望从标记为“困难”的问题中得到期望。

但是问题来了:在最坏的情况下,我的解决方案也是线性的(因为添加/清除操作是线性时间)。为什么 这么 慢?然后我这样做了:

    Comparator<Interval> comparator = new Comparator<Interval>() {
        @Override
        public int compare(Interval i1, Interval i2) {
            return Integer.compare(i1.start, i2.start);
        }
    };
    int start = Collections.binarySearch(intervals, newInterval, comparator);
    int skip = start >= 0 ? start : -start - 1;
    int end = Collections.binarySearch(intervals.subList(skip, intervals.size()),
                                       new Interval(newInterval.end, 0),
                                       comparator);

从80毫秒降低到4毫秒!这里发生了什么?不幸的是,我不知道LeetCode在什么样的环境下运行什么样的测试,但是仍然不是20倍吗?


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2020-07-28

共1个答案

一尘不染

您显然会遇到lambda表达式的首次初始化开销。正如评论中已经提到的那样,lambda表达式的类是在运行时生成的,而不是从类路径中加载的。

但是,生成并不是导致速度下降的原因。毕竟,生成具有简单结构的类甚至比从外部源加载相同的字节还要快。而且内部类也必须加载。但是,当应用程序以前未使用过lambda表达式时,甚至必须加载用于生成lambda类的框架(Oracle当前的实现在后台使用ASM)。这是导致十二个内部使用的类(而不是lambda表达式本身)变慢,加载和初始化的实际原因。

您可以轻松地验证这一点。在当前使用lambda表达式的代码中,您有两个相同的表达式(i1, i2) -> Integer.compare(i1.start, i2.start)。当前的实现无法识别这一点(实际上,编译器也未提供任何提示)。因此,这里生成了两个甚至具有不同类的lambda实例。您可以将代码重构为只有一个比较器,类似于内部类的变体:

final Comparator<? super Interval> comparator
  = (i1, i2) -> Integer.compare(i1.start, i2.start);
int start = Collections.binarySearch(intervals, newInterval, comparator);
int skip = start >= 0 ? start : -start - 1;
int end = Collections.binarySearch(intervals.subList(skip, intervals.size()),
                                   new Interval(newInterval.end, 0),
                                   comparator);

您不会注意到任何显着的性能差异,因为无关紧要的是lambda表达式的数量,而仅仅是框架的类加载和初始化(仅发生一次)。

您甚至可以通过插入其他lambda表达式(例如

final Comparator<? super Interval> comparator1
    = (i1, i2) -> Integer.compare(i1.start, i2.start);
final Comparator<? super Interval> comparator2
    = (i1, i2) -> Integer.compare(i1.start, i2.start);
final Comparator<? super Interval> comparator3
    = (i1, i2) -> Integer.compare(i1.start, i2.start);
final Comparator<? super Interval> comparator4
    = (i1, i2) -> Integer.compare(i1.start, i2.start);
final Comparator<? super Interval> comparator5
    = (i1, i2) -> Integer.compare(i1.start, i2.start);

没有看到任何放缓。这实际上是您在此处注意到的整个运行时的第一个lambda表达式的初始开销。由于Leetcode本身在输入代码之前显然不使用lambda表达式,因此执行时间会被测量,因此此开销会增加您的执行时间。

2020-07-28