Подтвердить что ты не робот

Java lambdas в 20 раз медленнее анонимных классов

Я видел здесь много вопросов о производительности Java lambdas, но большинство из них похоже на "Lambdas немного быстрее, но становятся медленнее при использовании закрытий" или "Разминка против времени выполнения отличается" или другое подобное вещи.

Однако, я нахожу здесь довольно странную вещь. Рассмотрим эту проблему LeetCode:

Учитывая набор неперекрывающихся интервалов, вставьте новый интервал в интервалы (при необходимости, слить).

Вы можете предположить, что интервалы были сначала отсортированы в соответствии с их время начала.

Проблема была сильно помечена, поэтому я предположил, что линейный подход не то, что они там хотят. Поэтому я решил придумать умный способ комбинировать двоичный поиск с изменениями в списке ввода. Теперь проблема не очень ясна в изменении входного списка - он говорит "вставить", хотя для подписи требуется вернуть ссылку на список, но на этот раз не обращайте внимания. Здесь полный код, но только первые несколько строк относятся к этому вопросу. Я оставил здесь все, чтобы кто-нибудь мог попробовать:

public List<Interval> insert(List<Interval> intervals, Interval newInterval) {
    int start = Collections.binarySearch(intervals, newInterval,
                                         (i1, i2) -> Integer.compare(i1.start, i2.start));
    int skip = start >= 0 ? start : -start - 1;
    int end = Collections.binarySearch(intervals.subList(skip, intervals.size()),
                                       new Interval(newInterval.end, 0),
                                       (i1, i2) -> Integer.compare(i1.start, i2.start));
    if (end >= 0) {
        end += skip; // back to original indexes
    } else {
        end -= skip; // ditto
    }
    int newStart = newInterval.start;
    int headEnd;
    if (-start - 2 >= 0) {
        Interval prev = intervals.get(-start - 2);
        if (prev.end < newInterval.start) {
            // the new interval doesn't overlap the one before the insertion point
            headEnd = -start - 1;
        } else {
            newStart = prev.start;
            headEnd = -start - 2;
        }
    } else if (start >= 0) {
        // merge the first interval
        headEnd = start;
    } else { // start == -1, insertion point = 0
        headEnd = 0;
    }
    int newEnd = newInterval.end;
    int tailStart;
    if (-end - 2 >= 0) {
        // merge the end with the previous interval
        newEnd = Math.max(newEnd, intervals.get(-end - 2).end);
        tailStart = -end - 1;
    } else if (end >= 0) {
        newEnd = intervals.get(end).end;
        tailStart = end + 1;
    } else { // end == -1, insertion point = 0
        tailStart = 0;
    }
    intervals.subList(headEnd, tailStart).clear();
    intervals.add(headEnd, new Interval(newStart, newEnd));
    return intervals;
}

Это работало нормально и приняло его, но с временем выполнения 80 мс, тогда как большинство решений составляли 4-5 мс и около 18-19 мс. Когда я посмотрел на них, все они были линейными и очень примитивными. Не то, что можно было бы ожидать от проблемы с тегом "hard".

Но возникает вопрос: мое решение также линейно в худшем случае (потому что операции добавления/очистки являются линейным временем). Почему это медленнее? И затем я сделал это:

    Comparator<Interval> comparator = new Comparator<Interval>() {
        @Override
        public int compare(Interval i1, Interval i2) {
            return Integer.compare(i1.start, i2.start);
        }
    };
    int start = Collections.binarySearch(intervals, newInterval, comparator);
    int skip = start >= 0 ? start : -start - 1;
    int end = Collections.binarySearch(intervals.subList(skip, intervals.size()),
                                       new Interval(newInterval.end, 0),
                                       comparator);

От 80 мс до 4 мс! Что здесь происходит? К сожалению, я понятия не имею, какие тесты LeetCode запускаются или в какой среде, но все же, не в 20 раз слишком много?

4b9b3361

Ответ 1

Очевидно, что вы сталкиваетесь с первоначальной накладной инициализации лямбда-выражений. Как уже упоминалось в комментариях, классы для лямбда-выражений генерируются во время выполнения, а не загружаются из вашего пути к классу.

Однако сгенерация не является причиной замедления. В конце концов, создание класса с простой структурой может быть даже быстрее, чем загрузка одних и тех же байтов из внешнего источника. И внутренний класс тоже должен быть загружен. Но когда приложение еще не использовало лямбда-выражения, даже фреймворк для создания лямбда-классов должен быть загружен (текущая реализация Oracles использует ASM под капотом). Это фактическая причина замедления, загрузки и инициализации десятка внутренних классов, а не самого лямбда-выражения.

Вы можете легко проверить это. В вашем текущем коде с использованием лямбда-выражений вы имеете два идентичных выражения (i1, i2) -> Integer.compare(i1.start, i2.start). Текущая реализация не распознает это (на самом деле, компилятор не дает подсказки ни). Итак, здесь генерируются два экземпляра lambda, имеющие даже разные классы. Вы можете реорганизовать код только с одним компаратором, похожим на ваш внутренний класс:

final Comparator<? super Interval> comparator
  = (i1, i2) -> Integer.compare(i1.start, i2.start);
int start = Collections.binarySearch(intervals, newInterval, comparator);
int skip = start >= 0 ? start : -start - 1;
int end = Collections.binarySearch(intervals.subList(skip, intervals.size()),
                                   new Interval(newInterval.end, 0),
                                   comparator);

Вы не заметите существенной разницы в производительности, так как это не столько количество лямбда-выражений, сколько просто загрузка и инициализация класса, что происходит ровно один раз.

Вы можете даже максимизировать его, вставив дополнительные лямбда-выражения, например

final Comparator<? super Interval> comparator1
    = (i1, i2) -> Integer.compare(i1.start, i2.start);
final Comparator<? super Interval> comparator2
    = (i1, i2) -> Integer.compare(i1.start, i2.start);
final Comparator<? super Interval> comparator3
    = (i1, i2) -> Integer.compare(i1.start, i2.start);
final Comparator<? super Interval> comparator4
    = (i1, i2) -> Integer.compare(i1.start, i2.start);
final Comparator<? super Interval> comparator5
    = (i1, i2) -> Integer.compare(i1.start, i2.start);

не наблюдая замедление. Это действительно начальные накладные расходы самого первого лямбда-выражения всей среды выполнения, которую вы заметили здесь. Поскольку сам Leetcode, по-видимому, не использует лямбда-выражения перед входом в ваш код, время выполнения которого измеряется, эти накладные расходы добавляют к вашему времени выполнения здесь.

См. также Как скомпилировать лямбда-функции Java? и Создает ли лямбда-выражение объект на куча каждый раз, когда он выполняется?