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Java 互操作性
Clojure 的随机函数目前使用 {{Math.random}} 和相关功能,这使得它们无法进行播种。这似乎是一个适当的使用动态 var 的例子(与额外参数相比),因为想要表现出随机行为的库代码可以透明地支持播种,而无需额外的工作。

我在 {{clojure.core}} 中提出将 {{(def ^:dynamic \*rand* (java.util.Random.))}},并且将 {{rand}}、{{rand-int}}、{{rand-nth}} 和 {{shuffle}} 更新为使用 {{\*rand*}}。

我认为这在语义上不会造成破坏性变化。

第2节:基准测试

我进行了一些基准测试,以尝试了解使用动态 var 的性能影响,以及衡量对并发访问的变化。

使用的代码在 [https://github.com/gfredericks/clj-1452-tests]; 中;原始输出在注释中。

{{rand}} 略慢,而 {{shuffle}} 略快。从 8 线程使用 {{shuffle}} 略慢,但在修补版中手动切换到 {{ThreadLocalRandom}} 会带来 2.5 倍的速度提升。

在我 8 核心的 Linode 虚拟机上运行

||基准||Clojure||运行时平均值||运行时标准差||
|{{rand}}|1.6.0|61.3ns|7.06ns|
|{{rand}}|1.6.0 + {{\*rand\*}}|63.7ns|1.80ns|
|{{shuffle}}|1.6.0|12.9µs|251ns|
|{{shuffle}}|1.6.0 + {{\*rand\*}}|12.8µs|241ns|
|{{threaded-shuffling}}|1.6.0|151ms|2.31ms|
|{{threaded-shuffling}}|1.6.0 + {{\*rand\*}}|152ms|8.77ms|
|{{threaded-local-shuffling}}|1.6.0|N/A|N/A|
|{{threaded-local-shuffling}}|1.6.0 + {{\*rand\*}}|64.5ms|1.41ms|


*方法:* 创建动态 var *rand* 并将 {{rand}}、{{rand-int}}、{{rand-nth}} 和 {{shuffle}} 更新为使用 {{\*rand*}}

*补丁:* CLJ-1452.patch

*审查:**

11 个回答

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评论:gfredericks

附加 CLJ-1452.patch,其中包含用于基准测试的相同代码。

0

评论:gfredericks

在进行这些改动的同时,我们是否应该尝试让 Clojure 的随机函数默认线程局部化?我们可以有一个自定义的 {{Random}} 子类,其中包含 {{ThreadLocal}} 逻辑,并使其成为 * 的默认值。

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评论者:alexmiller

我认为 ThreadLocal 的问题是很有趣的,答案不确定。

最好在表格中总结测试结果,并在注释中提供 criterium 输出。

0
_评论者:gfredericks_

测试仓库的完整输出(已在描述中的表格中总结)


$ echo "Clojure 1.6.0"; lein with-profile +clj-1.6 run; echo "Clojure 1.6.0 with *rand*"; lein with-profile +clj-1452 run
Clojure 1.6.0

;;;;;;;;;;;;;;;;;;
;; 测试 rand ;;
;;;;;;;;;;;;;;;;;;
WARNING: 最终 GC 需要 1.261632096547911 % 的运行时间
评估次数:644646900 次在 60 个样例中的 10744115 次调用。
             执行时间均值:61.297605 纳秒
    执行时间标准差:7.057249 纳秒
   执行时间下四分位数:56.872437 纳秒 ( 2.5%)
   执行时间上四分位数:84.483045 纳秒 (97.5%)
                   占用开销:16.319772 纳秒

在 60 个样例中发现了 6 个异常值 (10.0000 %)
    低严重   1 (1.6667 %)
    低轻度     5 (8.3333 %)
 异常值方差:75.5119 % 异常值严重影响了方差

;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
;; 测试 shuffle ;;
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
评估次数:4780800 次在 60 个样例中的 79680 次调用。
             执行时间均值:12.873832 微秒
    执行时间标准差:251.388257 纳秒
   执行时间下四分位数:12.526871 微秒 ( 2.5%)
   执行时间上四分位数:13.417559 微秒 (97.5%)
                   占用开销:16.319772 纳秒

在 60 个样例中发现了 3 个异常值 (5.0000 %)
    低严重   3 (5.0000 %)
 异常值方差:7.8591 % 异常值轻微影响了方差

;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
;; 测试 threaded-shuffling ;;
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
评估次数:420 次在 60 个样例中的 7 次调用。
             执行时间均值:150.863290 毫秒
    执行时间标准差:2.313755 毫秒
   执行时间下四分位数:146.621548 毫秒 ( 2.5%)
   执行时间上四分位数:155.218897 毫秒(97.5%)
                   占用开销:16.319772 纳秒
Clojure 1.6.0 与 *rand*

;;;;;;;;;;;;;;;;;;
;; 测试 rand ;;
;;;;;;;;;;;;;;;;;;
评估次数:781707720 次在 60 个样本中,每个样本 13028462 次调用。
             执行时间平均值:63.679152 纳秒
    执行时间标准差:1.798245 纳秒
   执行时间下四分位数:61.414851 纳秒( 2.5%)
   执行时间上四分位数:67.412204 纳秒(97.5%)
                   开销:13.008428 纳秒

在 60 个样例中发现了 3 个异常值 (5.0000 %)
    低严重   3 (5.0000 %)
 异常值引起的方差:15.7596% 方差受到异常值的中度影响

;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
;; 测试 shuffle ;;
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
评估次数:4757940 次在 60 个样本中,每个样本 79299 次调用。
             执行时间平均值:12.780391 微秒
    执行时间标准差:240.542151 纳秒
   执行时间下四分位数:12.450218 微秒( 2.5%)
   执行时间上四分位数:13.286910 微秒(97.5%)
                   开销:13.008428 纳秒

在 60 个样本中发现了 1 个异常值(1.6667%)
    低严重   1 (1.6667 %)
 异常值引起的方差:7.8228% 方差受到异常值的轻微影响

;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
;; 测试 threaded-shuffling ;;
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
评估次数:420 次在 60 个样例中的 7 次调用。
             执行时间平均值:152.471310 毫秒
    执行时间标准差:8.769236 毫秒
   执行时间下四分位数:147.954789 毫秒( 2.5%)
   执行时间上四分位数:161.277200 毫秒(97.5%)
                   开销:13.008428 纳秒

在 60 个样例中发现了 3 个异常值 (5.0000 %)
    低严重   3 (5.0000 %)
 异常值引起的方差:43.4058% 方差受到异常值的中度影响

;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
;; 测试线程局部随机洗牌 ;;
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
评估次数:960 次在 60 个样本中,每个样本 16 次调用。
             执行时间平均值:64.462853 毫秒
    执行时间标准差:1.407808 毫秒
   执行时间下四分位数:62.353265 毫秒( 2.5%)
   执行时间上四分位数:67.197368 毫秒(97.5%)
                   开销:13.008428 纳秒

在 60 个样本中发现了 1 个异常值(1.6667%)
    低严重   1 (1.6667 %)
 异常值引起的方差:9.4540 % 异常值轻微影响了方差
0

评论:gfredericks

我认为使用 {{ThreadLocal}} 与添加 } 在逻辑上是独立的,因此可以作为一个单独的问题。我之所以在这里提出,是因为它可能会减轻从 } 来的任何减速,但现在我再看看基准测试结果,减速可能微不足道。

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评论:gfredericks

值得注意的是,正如我在基准测试代码中所做的那样,仅通过补丁的改变(即,不涉及 ThreadLocal),用户仍然能够手动进行 ThreadLocal,这目前是不可能做到的。

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评论者:stu

解决方案:(链接: https://github.com/clojure/data.generators 文本:data.generators)提供可种子随机数

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评论者:gshayban

注意:ThreadLocalRandom 自 JDK 7 及以后版已经存在。

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评论:gfredericks

关于 {{ThreadLocalRandom}} 自 JDK 7 及以后版本的问题已经不存在了,对吗?

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评论者:alexmiller

是的

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参考:[https://clojure.atlassian.net/browse/CLJ-1452](https://clojure.atlassian.net/browse/CLJ-1452)(由 gfredericks 提出)
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