在 V8 中使用数组（性能问题）

Question

我尝试了下一个代码（它在 Google Chrome 和 nodejs 中显示了类似的结果）：

var t = new Array(200000); console.time('wtf'); for (var i = 0; i < 200000; ++i) {t.push(Math.random());} console.timeEnd('wtf');
wtf: 27839.499ms
undefined

我还运行了下一个测试：

var t = []; console.time('wtf'); for (var i = 0; i < 400000; ++i) {t.push(Math.random());} console.timeEnd('wtf');
wtf: 449.948ms
undefined
var t = []; console.time('wtf'); for (var i = 0; i < 400000; ++i) {t.push(undefined);} console.timeEnd('wtf');
wtf: 406.710ms
undefined

但在 Firefox 中，第一个变体看起来一切正常：

>>> var t = new Array(200000); console.time('wtf'); ...{t.push(Math.random());} console.timeEnd('wtf');
wtf: 602ms

V8 会发生什么？

UPD * 神奇地降低性能 *

var t = new Array(99999); console.time('wtf'); for (var i = 0; i < 200000; ++i) {t.push(Math.random());} console.timeEnd('wtf');
wtf: 220.936ms
undefined
var t = new Array(100000); t[99999] = 1; console.time('wtf'); for (var i = 0; i < 200000; ++i) {t.push(Math.random());} console.timeEnd('wtf');
wtf: 1731.641ms
undefined
var t = new Array(100001); console.time('wtf'); for (var i = 0; i < 200000; ++i) {t.push(Math.random());} console.timeEnd('wtf');
wtf: 1703.336ms
undefined
var t = new Array(180000); console.time('wtf'); for (var i = 0; i < 200000; ++i) {t.push(Math.random());} console.timeEnd('wtf');
wtf: 1725.107ms
undefined
var t = new Array(181000); console.time('wtf'); for (var i = 0; i < 200000; ++i) {t.push(Math.random());} console.timeEnd('wtf');
wtf: 27587.669ms
undefined

Answer 1

稀疏数组来了！ ? [2020]

在现代 JS 引擎中，完全支持稀疏数组。您可以以任何您喜欢的方式使用[] 或new Array(len)，即使是随机访问。字典模式似乎已成为过去。

在当前的 Chrome 中（我猜是任何 V8 环境），数组的长度可以达到 2^32-1 并且分配是稀疏的（意味着空块不会占用任何内存）：

但是，有一个问题

一方面，for 循环按预期工作，但是，Array 的内置高阶函数（例如 map、filter、find、some 等）忽略未分配的元素。他们首先需要fill（或其他一些填充方法）：

const a = new Array(10);
const b = new Array(10).fill(0);

a.forEach(x => console.log(x)); // does nothing
b.forEach(x => console.log(x)); // works as intended

从the Array constructor code、the SetLengthWouldNormalize function 和the kMaxFastArrayLength constant 来看，它现在可以在使用字典模式之前支持几乎任意数量（目前上限为 3200 万）的元素。

但请注意，随着 V8 优化变得越来越复杂，现在还有更多考虑因素在起作用。 This official blog post from 2017 解释说数组可以区分 21 种不同类型的数组（或者更确切地说，数组元素类型），并且 - 引用：

“每个都有自己的一组可能的优化”

如果“稀疏数组有效，我们就这样吧！”对你来说还不够好，我会推荐以下：

• 从那篇博文开始。
• 了解如何使用内置的node profiler tools。

原帖

如果您在 Chrome 或 Node（或更一般地，在 V8 中）中预先分配一个包含超过 10000 个元素的数组，它们会退回到字典模式，从而使事情变得非常慢。

感谢这个帖子中的一些 cmets，我能够追踪到 object.h's kInitialMaxFastElementArray。

然后我将这些信息用于file an issue in the v8 repository，它现在开始获得一些关注，但仍需要一段时间。我引用：

我希望我们最终能够完成这项工作。但它仍然 可能还有很长的路要走。

Answer 2

如果您预先分配，请不要使用.push，因为您将创建一个由哈希表支持的稀疏数组。 You can preallocate sparse arrays up to 99999 elements 将由 C 数组支持，然后是哈希表。

使用第二个数组，您以从 0 开始的连续方式添加元素，因此它将由真正的 C 数组支持，而不是哈希表。

大致如下：

如果你的数组索引从 0 到 Length-1 很好，没有空洞，那么它可以用一个快速的 C 数组来表示。如果你有 数组中的孔，那么它将由一个慢得多的哈希表表示。例外情况是，如果您预先分配一个数组 大小

var a = new Array(N); 

//If N < 100000, this will not make the array a hashtable:
a[50000] = "sparse";

var b = [] //Or new Array(N), with N >= 100000
//B will be backed by hash table
b[50000] = "Sparse";
//b.push("Sparse"), roughly same as above if you used new Array with N > 0