比Velocity快10倍的模板引擎

在07年的时候，写过一个模板引擎，当时叫CommonTemplate，以前JavaEye有个开源系列介绍：http://www.iteye.com/news/3381，后来功能越来越多，性能却越来越差，在金大为发给我性能对比结果后，看到惨不忍睹的差距，就打算抛弃原设计进行重写，但因工作忙，就搁置了，最近看温少发了几个EL和JSON的解析器，有点手痒，就抽了个周未，拿出来再改了改，主要将模板改成了字节码编译，并简化了语法及缩小使用范围，只针对HTML场景使用，并将名称改成了HTTL，名字含义是把HTML中的M(Marker)改成了T(Template)，放在GoogleCode上：http://code.google.com/p/httl，性能和Java硬编码输出模板内容差不多，比Velocity/FreeMarker等快10倍左右。

语法方面的区别：
发现基于文本指令的，基于HTML标签的，基于HTML注释的，都有不少模板引擎实现，
为了标新立异以及使用的直观性，HTTL采用基于HTML属性的指令，如：

<table if="user.role == 'admin'">
    <tr foreach="book in books">
        <td>${book.title}</td>
    </tr>
</table>

选型方面的区别：

Velocity采用JavaCC编译成AST树，解释执行。

FreeMarker类似，只是采用FreeCC。

Smarty4j采用ASM生成字节码，对条件等字节码的生成比JDK稍逊，而且需在运行时判断context变量的类型，无法强类型编译模板。

HTTL采用先将模板转译成Java代码，再由JDK或Javassist编译成字节码，并在模板上声明传入类型，在编译期就推演所有变量类型，减少反射和运行时类型判断。

部分优化策略示例：

(1) 强类型编译
对于表达式${user.name}的编译：
Smarty4j弱类型字节码生成：

Object user = context.get("user"); // 无法确定user是Map还是POJO
// 反射获取属性的值，而且要运行期判断是user.getName()，还是user.name字段
Object name = ReflectUtil.get(user, "name"); // 接下来name也要反射

Httl强类型字节码生成：

User user = (User)context.get("user"); // 通过in="User user"声明类型
String name = user.getName(); // 编译期通过User的字段类型推演name的类型，并在编译期决定使用getName()

如果只是编译成弱类型字节码，性能比解释执行快不了多少，淘宝编译Velocity的测试数据显示，只能比JavaCC的AST解释执行快10%左右，参见附件的PPT。（附件的PPT是蒋江涛在InfoQ大会的演讲稿，是公开的）

(2) 对大模板拆分子函数：(未发布)
SunJDK缺省对大于5K字节码的方法不进行JIT优化，
所以当模板的内容较大时，会导致生成的字节码也比较大，
通过拆分子函数，可以解决JIT优化问题。
淘宝编译Velocity的测试数据显示，大模板拆分成小模板性能提升35%，参见附件的PPT。

(3) 编译时就将文本编译成字节，加快输出：
原编译：

writer.write("<table><tr><td>");
writer.write(user.getName());

改为编译成：

output.write( new byte[] {60, 116, 97, 98, 108, 101, 62, 60, 116, 114, 62, 60, 116, 100, 62};);
output.write(user.getName().getBytes());

淘宝编译Velocity的测试数据显示，将String输出预编译为byte[]输出，性能提升50%，参见附件的PPT。

(4) 对同条件if语句优化：(未发布)

if (user.role == "admin") {
    // ...
} else if (user.role == "member") {
    // ...
} else {
    // ...
}

优化后：

int id = System.identityHashCode(user.role);
switch (id) {
    case 3452345: // 编译时计算"admin"的identityHashCode
    // ...
    case 2342452:  // 编译时计算"member"的identityHashCode
    // ...
    default: 
    // ...
}

(5) 对于赋值生成的price为局部变量，不put回context：
比如：set="price = price * discount / 100"编译：

int price = price * discount / 100;

除非声明out="price"，才在模板渲染最后：

context.put("price", price);

(6) 减少int到Integer等元类型的boxed和unboxed，以及instanceof。
因为模板输出的大量是基本类型和字符串，
比如当输出基本类型时，需要转成String，如果使用format(Object)接口，就会将基本类型装箱，
Httl遇到任何类似需要boxed和unboxed的地方，都会重载所有基本类型方法，以减少boxed和unboxed的处理。
出现instanceof的地方也一样，会尽量多态处理。

(7) 所有编译过程都会保持和计算源码位置，
当出错时，错误信息能准确定位到出错行列。

等等。

性能测试：

模板内循环显示100行数据。

每模板各运行一万次。

模板大小约800字符。

模板每次运行输出内容约27K字符。

测试类：PerformanceTest.java

测试结果：

Engine	编译时间	运行一万次时间	每秒处理数	模板	测试类
Freemarker	125ms	16,934ms	590t/s	books.ftl	FreemarkerCase.java
Velocity	110ms	19,278ms	518t/s	books.vm	VelocityCase.java
Smarty4j	78ms	21,653ms	461t/s	books.st	Smarty4jCase.java
Httl	547ms	2,077ms	4,814t/s	books.httl	HttlCase.java
Java	0ms	2,016ms	4,960t/s	Books.java	JavaCase.java

测试代码：
http://code.google.com/p/httl/downloads/list

更多信息参见：
http://code.google.com/p/httl

HTTL缺省使用Jdk的javax,tools编译字节码，需要500ms左右，如果换成Javassist编译，编译时间可以降到200ms左右，但字节码执行效率略差一点，但每个模板只编译一次，所以编译慢点也能忍受，如果想换成Javassist，只需在httl.properties中加入：

compiler=com.googlecode.httl.support.compilers.JavassistCompiler
java.version=1.4

注：Javassist不支持1.5的语法，所以要设置java.version=1.4

评论

4 楼 greenlaw110 2013-02-02  

这里有个java template benchmark程序。大家可以下载下来直接run ant。这是按照一个很通常的web应用场景写的，httl的确是最快的，但是不能说在正常的应用场合会快10倍。

3 楼 zhglhy 2013-01-14  

多谢分享，学习了！

2 楼 liberD 2011-09-15  

对了，支持楼主！希望以后向您多学习！

1 楼 liberD 2011-09-15  

很好很牛叉！但是不知道是否比FreeMarker更通用。