NSMutableDictionary 比 Java Map 慢得多……为什么？

Question

以下代码将简单的值持有者映射到对象，在 Java 中的运行速度比使用 XCode 7 beta3 的 Objective-C 快 15 倍以上，“Fastest, Aggressive Optimizations [-Ofast]”。我可以在 Java 中获得超过 280M 的查找/秒，但在 objc 示例中只有大约 19M。 （我在这里发布了相应的 Java 代码，因为这是作为 Swift 比较开始的：Swift Dictionary slow even with optimizations: doing uncessary retain/release?）。

这是我真实代码的简化版本，它肯定受哈希查找时间的限制，并且也表现出这种整体性能差异。在下面的测试中，我正在测试 null 的值，只是为了确保编译器不会优化查找，但在实际应用中，我会在大多数情况下使用该值。

当我查看工具时，我发现很多时间都花在了保留/释放、msgSend 以及一些我不理解的锁定调用上。

任何关于什么可以解释这比 Java 慢 10-15 倍的想法或任何解决方法都将不胜感激。我实际上可以实现一个完美的哈希，如下所示，所以如果我能找到一个，我可以为 iOS 使用一个快速的 int-object 字典。

@interface MyKey : NSObject <NSCopying>
    @property int xi;
@end

@implementation MyKey
    - (NSUInteger)hash { return self.xi; }
    - (BOOL)isEqual:(id)object    { return ((MyKey *)object).xi == self.xi; }
    - (id)copyWithZone:(NSZone *)zone { return self; }

@end

    NSMutableDictionary *map = [NSMutableDictionary dictionaryWithCapacity:2501];
    NSObject *obj = [[NSObject alloc] init];

    int range = 2500;
    for (int x=0; x<range; x++) {
        MyKey *key = [[MyKey alloc] init];
        key.xi=x;
        [map setObject:obj forKey:key];
    }

    MyKey *key = [[MyKey alloc] init];
    int runs = 50;
    for (int run=0; run<runs; run++)
    {
        NSDate *start = [NSDate date];

        int reps = 10000;
        for(int rep=0; rep<reps; rep++)
        {
            for (int x=0; x<range; x++) {
                key.xi=x;
                if ( [map objectForKey:key] == nil ) { NSLog(@"missing key"); }
            }
        }

        NSLog(@"rate = %f", reps*range/[[NSDate date] timeIntervalSinceDate:start]);
    }

Answer 1

您可以像这样重新实现您的 -isEqual: 方法以避免属性访问器：

- (BOOL) isEqual:(id)other
{
    return _xi == ((MyKey*)other)->_xi;
}

如果您的 MyKey 类可能是子类，这是不可接受的，但我从 Java 代码中看到该类是 final。

Answer 2

NSMutableDictionary 的计算复杂度是下一个（来自 CFDictionary.h 文件）：

The access time for a value in the dictionary is guaranteed to be at
worst O(N) for any implementation, current and future, but will
often be O(1) (constant time). Insertion or deletion operations
will typically be constant time as well, but are O(N*N) in the
worst case in some implementations. Access of values through a key
is faster than accessing values directly (if there are any such
operations). Dictionaries will tend to use significantly more memory
than a array with the same number of values.

意味着，几乎所有时候，访问/插入/删除的复杂度都应为 O(1)。对于 Java HashMap，您应该得到几乎相同的结果。

根据this 的研究，使用dictionaryWithCapacity: 便利初始化器没有任何好处。

如果您使用整数作为键，可能可以将字典替换为数组。

在这个WWDC session 中，他们解释了objc_msgSend 性能问题以及如何处理它们。 第一个解决方案是使用 C++ 和 STL 容器。第二种是使用 Swift，因为与 Objective-C 不同，它只有在需要时才动态。