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+9
集合
重标记

我发现持久化集合之间的结构相等性几乎不进行任何假设,这导致了效率低下的实现,尤其是对于数组和映射。

实现的焦点是通过方法进行分发,这些方法直接迭代底层数组。

这些实现在美观和的传统风格上并不出色,但它们很有效。如果这被实现,Java中的实现将看起来不同。

我尝试了这些替代实现,并发现速度提升了很大

向量

(let [die (clojure.lang.Reduced. false)]
  (defn vec-eq
    [^PersistentVector v ^Iterable y]
    (let [iy (.iterator y)]
      (.reduce v (fn [_ x] (if (= x (.next iy)) true die)) true))))

这在对向量进行比较时效果很好,对于向量x列表也是如此
当前实现从0到count进行循环调用nth,为每个元素调用nth。nth每次都调用arrayFor(),而reduce和迭代器每个数组只获取一次后备数组。

映射

(let [o (Object.)
      die (clojure.lang.Reduced. false)
      eq (fn [m2] (fn [b k v]
                   (let [v' (.valAt ^IPersistentMap m2 k o)]
                     (if (.equals o v')
                       die
                       (if (= v v') true die)))))]
  (defn map-eq
    [m1 m2]
    (.kvreduce ^IKVReduce m1 (eq m2) true)))

在这里,实现也直接迭代底层的数组结构。
当前实现将数组转换为序列,然后迭代它,通过Map接口从另一个映射中获取条目。
这种实现避免了将映射转换为序列,并且不会分配条目。

序列

当接收者是列表时,与之比较的对象和接收者将被转换为seq。

通过迭代器与其它集合比较可能会更有效

(defn iter-eq
  [^Iterable x ^Iterable y]
  (let [ix (.iterator x)
        iy (.iterator y)]
    (loop []
      (if (.hasNext ix)
        (if (= (.next ix) (.next iy))
          (recur)
          false)
        true))))

基准测试

使用criterium,vec-eq在这两种情况下都获胜。随着大小的增加, 收益递减,但即使在n=64时,vec-eq也比=快两倍。
对于较大的映射,map-eq的速度也能快2-3倍,对于较小的映射,速度能快10倍。

(doseq [n [1 2 4 8 16 32 64]
        :let [v1 (vec (range n))
              v2 (vec (range n))]]
  (println 'iter-eq n (iter-eq v1 v2))
  (cc/quick-bench (iter-eq v1 v2))
  (println 'vec-eq n (vec-eq v1 v2))
  (cc/quick-bench (vec-eq v1 v2))
  (println '= n (= v1 v2))
  (cc/quick-bench (= v1 v2)))


(doseq [n [1 2 4 8 16 32 64]
        :let [v1 (vec (range n))
              v2 (list* (range n))]]
  (println 'iter-eq n (iter-eq v1 v2))
  (cc/quick-bench (iter-eq v1 v2))
  (println 'vec-eq n (vec-eq v1 v2))
  (cc/quick-bench (vec-eq v1 v2))
  (println '= n (= v1 v2))
  (cc/quick-bench (= v1 v2)))
(doseq [n [1 2 4 8 16 32 64]
        :let [m1 (zipmap (range n) (range n))
              m2 (zipmap (range n) (range n))]]
  (cc/quick-bench (map-eq m1 m2))
  (cc/quick-bench (= m1 m2)))

补充说明
还检查了以下情况

(doseq [n [10000 100000]
        :let [v1 (vec (range n))
              v2 (assoc v1 (dec (count v1)) 7)]]
  (cc/quick-bench (vec-eq v1 v2))
  (cc/quick-bench (iter-eq v1 v2))
  (cc/quick-bench (= v1 v2)))

(doseq [n [100000]
        :let [m1 (zipmap (range n) (range n))
              m2 (assoc m1 (key (last m1)) 7)]]
  (cc/quick-bench (map-eq m1 m2))
  (cc/quick-bench (= m1 m2)))

优化实现仍然具有巨大的优势

by
此子集(map =)已被移动到https://clojure.atlassian.net/browse/CLJ-2790

3 条答案

+1
by

稍作更新 - 编写了一些Java代码,使用test.check生成映射,以下是结果

 | size | seed |   time before (us) |     time after (us) | improvement |
 |------+------+--------------------+---------------------+-------------|
 |   10 |    0 | 0.7821998686829845 | 0.36678822554200413 |   2.1325654 |
 |   44 |    1 |  4.330622612178792 |   2.103437417654809 |   2.0588312 |
 |   31 |    2 | 3.0628944543188688 |  1.3886572837898974 |   2.2056518 |
 |   21 |    3 |  2.028679128233322 |  0.9572009284455004 |   2.1193869 |
 |   39 |    4 | 3.9265516612189715 |  1.8362321591272501 |   2.1383743 |
 |   18 |    5 | 1.6854334183962798 |  0.8202897942521229 |   2.0546805 |
 |   55 |    6 |  4.908545983501916 |   2.279236807427374 |   2.1535919 |
 |   45 |    7 |  4.464427896621236 |  2.1081167721518987 |   2.1177327 |
 |    6 |    8 | 0.3864066521455632 |  0.1928088585042629 |   2.0040918 |
 |   26 |    9 | 2.7114264338699283 |  1.3179156998000194 |   2.0573595 |
 |   86 |   10 |  8.879776767221973 |   4.380430951657479 |   2.0271468 |
 |   16 |   11 |  1.448846888824073 |  0.6990313285286198 |   2.0726494 |
 |   86 |   12 |  8.340080118652248 |   3.922289043010332 |   2.1263298 |
 |   82 |   13 |  8.249968350056667 |   4.000736723253899 |   2.0621123 |
 |   90 |   14 |  9.004991020408164 |   4.293898687932677 |   2.0971596 |
 |   18 |   15 | 1.8062551014332244 |  0.8815394179030271 |   2.0489783 |
 |   65 |   16 |  6.491169509571479 |   3.130686928716269 |   2.0734010 |
 |    1 |   17 | 0.1196704726877019 | 0.07041214138259107 |   1.6995716 |
 |   12 |   18 | 1.1530046459080272 |  0.6082699042686944 |   1.8955477 |
 |   79 |   19 |  7.466010735312539 |  3.3860477035184937 |   2.2049337 |

实现是equiv的特殊化

private boolean associativeEquiv(Associative m) {
    for(int i=0;i < array.length;i+=2)
        {
            Object k = array[i];
            IMapEntry e = m.entryAt(k);
            if (e == null)
                return false;
            if(!Util.equiv(array[i+1], e.val()))
                return false;
        }
    return true;
}

private static Object SENTINEL = new Object();

private boolean mapEquiv(Map m) {
    for(int i=0;i < array.length;i+=2)
        {
            Object k = array[i];
            Object v = m.getOrDefault(k, SENTINEL);
            if (SENTINEL == v)
                return false;
            if(!Util.equiv(array[i+1], v))
                return false;
        }

    return true;
}

@Override
public boolean equiv(Object obj){
    if(!(obj instanceof Map))
        return false;
    if(obj instanceof IPersistentMap && !(obj instanceof MapEquivalence))
        return false;

    Map m = (Map) obj;

    if(m.size() != size())
        return false;

    if (m instanceof Associative)
        return associativeEquiv((Associative) m);
    return mapEquiv(m);
}
0
by

我没有验证您的结果,但您的基准测试范围很小,而且只是测试了基本的小集合大小。当有1,000、10,000、100,000等项时,又会怎样呢?

我怀疑,如果你比较真正利用“结构共享”的优势,那么结果可能会有很大的不同。例如,创建一个向量并更新最后一个元素,然后进行比较?这应该是你实现中的最坏情况,但对于当前版本来说却相当理想。对于映射也是如此。

话虽如此,优化的“reduce”实现相当新颖,所以在某些地方可能比旧版本更高效。只是确保在得出结论之前核实更多场景。

来自
遗憾的是,如果你查看equiv的实现,会发现它没有使用结构共享来短路,这又是另一种可能的优化。
就像我在原始帖子中提到的,向量的等价性,例如,是通过最多调用`nth()` N次来实现的。
现在已经检查了1e4个元素,vec-eq大约快20%,而iter-eq快60%。
对于1e5个元素,结果相似。
对于1e5个映射元素,map-eq只占`=`所需时间的40%,其中`m2 <- (assoc m1 (key (last m1)) 7)`。
来自
哎呀,我盲目地假设结构共享会工作,但我想这可能需要深入到每种实现的细节中,并会因实现接口的特殊类型而失效。我检查了CLJS实现,并且那个已经使用基于迭代器的版本。
0
来自

微优化PR很难考虑,除非不连接或由应用程序需求驱动。这种增强功能的考虑阈值很高。

此外,那些实现形同虚设

user=> (vec-eq [1 2 3] [1 2 3 4])
true
user=> (map-eq {1 2} {1 2 3 4})
true
来自
我以为考虑到这个问题的人对equiv的实现方式已经很熟悉了。我省略了计数检查,就像我省略了instanceof检查一样。这些只是概念性证明,表明还有大量的性能可以挖掘,应该予以考虑。
应用需求?将集合用作键或集合成员性能很差。
by
我以一个乐于接受优化建议的人的语气说以下内容。

在过去,从应用程序需求或问题陈述方面入手推动优化更为有效,而不是从实现层面。也许我们找到了将等价性提高2倍的方法,但这只会影响现实世界中应用程序总运行时间的0.1%。在这种情况下,即使提高10倍也不值得投资。(审查是一项巨大的承诺;Fogus,Alex和Rich花了很多时间将严谨性带入工单中)。

使用集合作为键或集合成员是否会使应用程序自动变慢?在这种现实中,优化可能会有吸引力,但我怀疑并非如此。大约在1.6时,由于现实世界中应用程序遇到性能问题,hash实现发生了变化。作为多年来致力于Clojure性能改进的人,我的建议是:保持与问题和应用程序的紧密联系,并从这种框架开始。

不要“省略”正确性——基准测试将无效。使用生成测试来引导兼容性和正确性检查。

话虽如此,我并不是说没有一些潜在的改进。转向基于reduce或迭代器的路径在历史上非常有帮助。但保持开放的心态,可能这些改进对应用程序来说并不重要。
by
这很有道理。
至于可能从这次改进中获益的应用程序,我认为规则引擎和core.logic是其中最显眼的。
示例
odoyle https://github.com/oakes/odoyle-rules/blob/master/src/odoyle/rules.cljc#L377
Clara
- activation-group-fn: https://github.com/cerner/clara-rules/blob/main/src/main/clojure/clara/rules/engine.cljc#L2113
在以下位置用于生成激活组键: https://github.com/cerner/clara-rules/blob/main/src/main/clojure/clara/rules/memory.cljc
core.logic: 在关系中标记lvars为集合的位置 https://github.com/clojure/core.logic/blob/master/src/main/clojure/clojure/core/logic/pldb.clj

在这些中,我只对odoyle进行了配置文件分析。它仍然有优化的空间,但在pcequiv()中的花费大约为~10%

我之所以没有提供“完整”的解决方案,主要是因为时间问题。我认为这足以表明存在可能的大幅改进。然后我将它提交给核心团队,并期待以下三种可能的回应之一
1. 不错的发现,但现在不必费心。
2. 继续前进,发送一个包含全面基准测试的完整补丁
3. 我们自己来做

我不介意这些回应中的任何一种,但正如你所说,审查是一项巨大的承诺,而对于我来说,着手这项工作也不会是一件轻松的任务。我不想在可能长期积压在待办事项列表中、因为核心团队工作繁重且问题优先级较低而难以得到处理的补丁上投入大量努力。

如果感兴趣,我很乐意编写一个完整的补丁,并附上性能测试矩阵。


正如 Ghadi said,了解这样的变化对现实事物的潜在影响,以判断其优先级是有帮助的。当我研究这类东西时,我通常会弄乱 Clojure 以收集调用点的分布,然后运行一些东西以查看 = 被调用的频率以及分布中的类型/大小。看起来你已经做了一些这方面的工作,更多会很有用。

你提出了一些重新实现方案,如果你知道一些东西,这看起来像直观的良好选项,但我怀疑有多种选择取决于你可以做出的假设(特定具体类型、可归约性、可迭代性、序列化等)。我们通常会尝试列举一些这些。
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