与平面数组相比，.Net 中的简单字典查找速度较慢答案

【问题标题】：Simple Dictionary Lookup is Slow in .Net Compared to Flat Array与平面数组相比，.Net 中的简单字典查找速度较慢
【发布时间】：2010-10-25 06:16:27
【问题描述】：

我发现与平面数组访问相比，字典查找可能非常慢。知道为什么吗？我正在使用 Ants Profiler 进行性能测试。这是一个重现问题的示例函数：

    private static void NodeDisplace()
    {
        var nodeDisplacement = new Dictionary<double, double[]>();

        var times = new List<double>();
        for (int i = 0; i < 6000; i++)
        {
            times.Add(i * 0.02);
        }
        foreach (var time in times)
        {
            nodeDisplacement.Add(time, new double[6]);
        }

        var five = 5;
        var six = 6;
        int modes = 10;
        var arrayList = new double[times.Count*6];
        for (int i = 0; i < modes; i++)
        {
            int k=0;
            foreach (var time in times)
            {
                for (int j = 0; j < 6; j++)
                {

                    var simpelCompute = five * six;  // 0.027 sec
                    nodeDisplacement[time][j] = simpelCompute;  //0.403 sec
                    arrayList[6*k+j] = simpelCompute;  //0.0278 sec
                }

                k++;
            }
        }
    }

注意到平面数组访问和字典访问之间的相对大小了吗？考虑到数组索引操作 (6*k+j) 后，平面数组比字典访问 (0.403/0.0278) 快大约 20 倍。

听起来很奇怪，但字典查找占用了我大部分时间，我必须对其进行优化。

【问题讨论】：

但是索引访问通常比哈希查找快...你说的怪异是什么意思？
@Mitch，他用 ANTS Profiler 测量
@Nick，但相差 20 倍？
@Ngu：当然。还有很多工作要做。数组访问对于 CPU 来说是绝对的礼物——它几乎不需要做任何事情。
你不是在比较苹果和橙子吗？您用于字典和数组访问的索引不一样。当然，使用整数索引的数组访问比使用任意类型 (double) 的字典访问要快。并且您的字典访问执行附加数组访问，而其他代码中只有一个数组访问。考虑到数组访问基本上没有成本，20 倍听起来是对的。

标签： c# performance

【解决方案1】：

是的，我并不感到惊讶。字典的重点是它们用于查找任意键。考虑单个数组取消引用会发生什么：

检查边界
索引乘以元素大小
为指针添加索引

非常非常快。现在进行字典查找（非常粗略；取决于实现）：

可能检查密钥是否为空
获取密钥的哈希码
为该哈希码找到正确的槽（可能是“mod prime”操作）
可能取消引用数组元素以查找该槽的信息
比较哈希码
如果哈希码匹配，则比较是否相等（并可能继续下一个哈希码匹配）

如果你有“键”，可以很容易地用作数组索引（例如连续整数，或者可以很容易映射到连续整数的东西) 那么这将非常非常快。这不是哈希表的主要用例。它们适用于无法以这种方式轻松映射的情况 - 例如通过字符串或任意 double 值查找（而不是双精度均匀分布，因此可以很容易地映射到整数）。

我会说您的标题具有误导性 - 并不是字典查找速度很慢，而是当数组是一种更合适的方法时，它们的速度快得离谱。

【讨论】：

我 am 使用间隔均匀的double（参见上面的代码），但它仍然很慢。
@Ngu：这就是我的观点——您使用的范围很容易映射到整数，因此请改用数组。为作业使用最合适的数据结构——在本例中是一个数组。

【解决方案2】：

另外Jon's answer我想补充一点，你的内循环并没有做太多，通常你在内循环中至少做一些工作，然后字典的相对性能损失会稍微低一些。

如果您查看 Reflector 中 Double.GetHashCode() 的代码，您会发现它正在执行 4 行代码（假设您的 double 不是 0），这不仅仅是您的内部循环的主体。 Dictionary<TKey, TValue>.Insert()（由 set indexer 调用）代码更多，几乎占满一屏。

与平面数组相比，Dictionary 的优势在于，当您的键不密集（就像您的情况一样）并且读取和写入类似于数组的 ~O(1) 时，您不会浪费太多内存（但具有更高的常数）。

作为旁注，您可以使用多维数组而不是 6*k+j 技巧。
以这种方式声明它

var arrayList = new double[times.Count, 6];

并以这种方式使用它

arrayList[k ,j] = simpelCompute;

不会更快，但更容易阅读。

【讨论】：