Scala循环性能问题，为了性能，你愿意牺牲代码的可维护性么?

最近我在学习我们产品的代码，看到了类似以下的一段代码：

x.set(1) 
x.set(2) 
x.set(3)
x.set(4)
x.set(5)

我当时很是疑惑，为什么不用循环呢？于是就报了一个Issue，心想这样写可能有它的道理，但是需要澄清一下。

另一个问题，就是我发现代码里对循环的使用，各有不同的方式，有人写array.foreach(f=>_),有人用使用index的for loop，个人觉得使用foreach的代码比较简洁，于是我也报了Issue，看看是不是应该使用简洁的方式来写循环。举例：

for loop

var index = 0
var arr = Array[String]
var length = arr.length 
for ( index <- 0 to length ) {
    do()
}

for each

var index = 0
var arr = Array[String]
var length = arr.length 
for ( index <- 0 to length ) {
    do()
}

明显foreach的版本要省不少代码。

后来和我们的工程师沟通了一下，原来我们是为了性能优化了代码，因为for loop比foreach的性能好，所以我们采用稍微繁琐的for loop。至于某些代码中的foreach是因为遗留的还没有来得及改动。

Scala的循环就行性能如何呢？我还是测试一下再说吧。

先看看不同的循环用法，我这里测试了四种，分别是 while loop，for loop，使用range的foreach， 和使用函数的foreach

测试代码如下：

-

package profiling

object Loop {

  def whileLoop(arr:Array[Int]): Unit = {
    var idx = 0
    var n = arr.length
    val tStart = System.currentTimeMillis()
    while (idx < n) {
      arr(idx) = 1
      idx += 1
    }
    val tEnd = System.currentTimeMillis()
    println("while loop took " + (tEnd - tStart) + "ms")
  }

  def forLoop(arr:Array[Int]): Unit = {
    var idx = 0
    var n = arr.length
    val tStart = System.currentTimeMillis()
    for(idx <- 0 until n) {
      arr(idx) = 1
    }
    val tEnd = System.currentTimeMillis()
    println("for loop took " + (tEnd - tStart) + "ms")
  }

  def foreachLoop(arr:Array[Int]): Unit = {
    var n = arr.length
    val tStart = System.currentTimeMillis()
    (0 until n).foreach{idx => arr(idx) = 1}
    val tEnd = System.currentTimeMillis()
    println("foreach range took " + (tEnd - tStart) + "ms")
  }

  def foreachFuncLoop(arr:Array[Int]): Unit = {
    val tStart = System.currentTimeMillis()
    arr.foreach{ idx => arr(idx) = 1}
    val tEnd = System.currentTimeMillis()
    println("foreach function took " + (tEnd - tStart) + "ms")
  }

  def profileRun(n: Int) {
    val arr = new Array[Int](n)

    whileLoop(arr)
    foreachLoop(arr)
    forLoop(arr)
    foreachFuncLoop(arr)
  }

  def main(args:Array[String]) {
    profileRun(args(0).toInt)
  }
}

我的环境是scala 2.13.1 , 调用500000000次的结果是：

-

Bash 代码

while loop took 344ms
foreach range took 484ms
for loop took 422ms
foreach function took 719ms

可以看出，while loop是最快的，一般形式的foreach最慢，差不多是while loop的一倍。但是如果使用range的话，foreach循环也不算太慢。

那么为什么foreach会慢呢？ 主要是foreach的函数调用带来了额外的开销。我们上面看到的数据其实是编译器已经优化后的数字，如果我们把java的hotspot编译选项关闭，（-Xint）再看看性能。

while loop took 8548ms
foreach range took 39392ms
for loop took 40799ms
foreach function took 103489ms

如果关闭JIT，foreach的性能要远远差于其他几个选项。

对于循环的性能，我们可以得出这样的结论：

• 在正常打开JIT的情况下，foreach的性能大概比其他几个选项慢一倍，其他几个选项性能接近
• 在关闭JIT优化的情况下。foreach的性能要远低于其他选项 （生产环境一般不考虑）

那么对于开头讲的不用循环，直接重复代码呢？我们也测试了一下：

package profiling

object Loop2Repeat {
  def whileLoop(): Unit = {
    var idx = 0
    var n = 5
    var x = 0
    while (idx < n) {
      x = idx
      idx += 1
    }
  }

  def repeatLoop(): Unit = {
    var x = 0
    x = 1
    x = 2
    x = 3
    x = 4
    x = 5
  }

  def test( f:()=>Unit, num: Int, name: String): Unit = {
    val tStart = System.currentTimeMillis()
    ( 0 until num).foreach{ _ => f}
    val tEnd = System.currentTimeMillis()
    println(name + " took " + (tEnd - tStart) + "ms")
  }

  def main(args:Array[String]) {
    test(whileLoop, 50000000, "whileLoop")
    test(repeatLoop, 50000000, "repeatLoop")
  }

}

经过50000000次循环，数据如下：

whileLoop took 281ms
repeatLoop took 47ms

确实，因为循环控制的逻辑带来的额外开销，比简单的重复代码性能下降了不少。

好了，数据我们都有了，问题来了，为了性能考虑，你愿意牺牲多少代码的简洁性和可读性呢？有兴趣的读者可以参加本文中的投票，给出你的意见。

我的观点：

• 性能很重要，但是为了性能而牺牲代码的可读性，可维护性，我觉得是值得考虑的，除非是项目非常关键的部件，我会倾向保留代码的可维护性。
• 我们的项目是Java/Scala混编，本来用Scala就是为了它的一些先进的语法特性，主要是代码的易读易写。为了性能优化，我们把Scala的代码写的和Java一样或者还不如Java易读，是否有悖我们采用Scala的初衷呢？