【转载】我是如何让Ruby项目速度提升10倍的？

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：

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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：

                                   user     system      total        real
testing 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：

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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        real
testing 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：

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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：

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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        real
testing 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        real
testing 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        real
testing add                      0.510000   0.000000   0.510000 (  0.507554)
testing contracts add            5.090000   0.010000   5.100000 (  5.099530)
结果证明：
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args.zip(contracts).each do |arg, contract|
上面的代码要比下面这个慢：
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args.each_with_index do |arg, i|
要比下面这个更慢：
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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        real

testing                         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：

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# 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：
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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。

                                 user     system      total        real
testing 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        real
testing 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：

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：

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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：

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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，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。

Via adit.io

原文：http://www.iteye.com/news/28259