为什么在某些情况下 Ruby 的 Hash#values 比 Hash#each_value 快？

Question

当我将each_value 应用于哈希时，它所用的时间比我使用values 时要长得多，尽管each_value 表面上避免了分配和复制数组。

我写了一个简单的对比：

require 'benchmark/ips'

some_hash = File.open('with_an.dat') { |f| Marshal.load f }

Benchmark.ips do |x|
  x.report "calling each_value" do
    some_hash.each_value
  end
  x.report "calling values" do
    some_hash.values
  end
  x.compare!
end

Benchmark.ips do |x|
  x.report "summing each_value" do
    some_hash.each_value.inject &:+
  end
  x.report "summing values" do
    some_hash.values.inject &:+
  end
  x.compare!
end

结果如下：

Calculating -------------------------------------
  calling each_value    58.166k i/100ms
      calling values     2.000  i/100ms
-------------------------------------------------
  calling each_value      1.312M (±40.7%) i/s -      5.468M
      calling values     29.423  (±10.2%) i/s -    146.000 

Comparison:
  calling each_value:  1312156.6 i/s
      calling values:       29.4 i/s - 44596.28x slower

Calculating -------------------------------------
  summing each_value     1.000  i/100ms
      summing values     1.000  i/100ms
-------------------------------------------------
  summing each_value      2.107  (± 0.0%) i/s -     11.000 
      summing values      8.002  (±12.5%) i/s -     40.000 

Comparison:
      summing values:        8.0 i/s
  summing each_value:        2.1 i/s - 3.80x slower

正如预期的那样，仅仅调用每个方法，each_value 的速度要快得多，因为它只需要创建一个Enumerator，并且实际上并不遍历哈希表。同时，values 必须复制整个数组。

然而，当我将这些值相加时，each_value 方法似乎比values 方法慢 3 倍。为什么会这样？

Answer 1

迭代Hash 比迭代Array 慢：

 ▶ Benchmark.bm do |x|
 ▷   x.report do
 ▷     n.times do
 ▷       {a: 1, b: 2, c: 3, d: 4, e: 5}.inject(1) { |memo, (_, v)| memo * v }
 ▷     end
 ▷   end
 ▷   x.report do
 ▷     n.times do
 ▷       [1, 2, 3, 4, 5].inject(1) { |memo, v| memo * v }
 ▷     end
 ▷   end
 ▷ end

 #⇒      user     system      total        real
 #⇒  0.700000   0.010000   0.710000 (  0.712821)
 #⇒  0.340000   0.000000   0.340000 (  0.349040)

通过调用each_value，实际上迭代了原始Hash 实例，而通过调用values.each，迭代正在Array 实例上完成(values。)

要回答“为什么会这样”这个问题，可能应该看看 rb_hash_foreach 和 rb_array_foreach 不同 ruby​​ 版本的本机实现。

Answer 2

我会说原因是Hash#values方法实现的优化。

在您的第一个基准测试中，您将苹果（创建枚举器）与橙子（创建数组）进行比较。可以预料，构建整个数组的成本要比生成单个生成器的成本更高，该生成器需要额外调用才能访问最终值。

如果你写等价的例子，结果会有所不同：

  some_hash =  ('aa'..'zz').each_with_index.to_h

  Benchmark.ips do |x|
    x.report "array from map" do
      some_hash.map &:last
    end
    x.report "array from each_value" do
      some_hash.each_value.to_a
    end
    x.report "array from values" do
      some_hash.values
    end
    x.compare!
  end

  Comparison:
        array from values:   171143.8 i/s
    array from each_value:    15195.8 i/s - 11.26x slower
           array from map:     6040.9 i/s - 28.33x slower

没什么太令人惊讶的，请注意这是一个在大多数情况下不应该依赖的特定于实现的细节。算法复杂性才是最重要的。