即使使用 -Ofast，Swift 的字典也很慢

我正在使用本质上实现缓存Dictionary在斯威夫特.表现远远低于我的预期。我读过其他一些问题，例如这是关于数组排序的 https://stackoverflow.com/questions/24101718/swift-performance-sorting-arrays这似乎表明-Ofast就是答案（如果您准备好接受它带来的变化）。然而，即使编译后-Ofast，性能与其他语言相比较差。我使用的是 Swift 1.0 版 (swift-600.0.34.4.8)。

下面是一个说明问题的简化示例：

import Foundation

class Holder {
    var dictionary = Dictionary<Int, Int>()

    func store(#key: Int, value: Int) {
        dictionary[key] = value
    }
}

let holder = Holder()

let items = 5000

for (var i: Int = 0; i < 5000; i++) {
    holder.store(key: i, value: i)
}

编译为-O3运行需要两秒多的时间：

xcrun swift -sdk $(xcrun --show-sdk-path --sdk macosx) -O3 Test.swift && time ./Test

real    0m2.295s
user    0m2.176s
sys     0m0.117s

编译用-Ofast产生 3-4 倍的改进：

xcrun swift -sdk $(xcrun --show-sdk-path --sdk macosx) -Ofast Test.swift && time ./Test

real    0m0.602s
user    0m0.484s
sys     0m0.117s

相比之下，这个 Java 实现：

import java.util.Map;
import java.util.HashMap;

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Holder holder = new Holder();
        int items = 5000;
        for (int i = 0; i < items; i++) {
            holder.store(i, i);
        }
    }
}

class Holder {
    private final Map<Integer, Integer> map = new HashMap<Integer, Integer>();

    public void store(Integer key, Integer value) {
        map.put(key, value);
    }
}

又快了约 6 倍：

javac Test.java && time java Test

real    0m0.096s
user    0m0.088s
sys     0m0.021s

仅仅是复制的成本吗？Dictionary因为它已经突变并存储在Holder是什么导致 Swift 表现如此糟糕？去除Holder并访问Dictionary直接表明是这样的。

这段代码：

import Foundation

var dictionary = Dictionary<Int, Int>()

let items = 5000

for (var i: Int = 0; i < 5000; i++) {
    dictionary[i] = i
}

is 显著地 faster:

$ xcrun swift -sdk $(xcrun --show-sdk-path --sdk macosx) -O3 NoHolder.swift && time ./NoHolder

real    0m0.011s
user    0m0.009s
sys     0m0.002s

$ xcrun swift -sdk $(xcrun --show-sdk-path --sdk macosx) -Ofast NoHolder.swift && time ./NoHolder

real    0m0.011s
user    0m0.007s
sys     0m0.003s

虽然它提供了（希望）有趣的数据点，但在我的情况下直接访问字典是不可能的。我还可以做些什么来使用当前形式的 Swift 来接近这种性能水平吗？

TL;DR 这是测试版。

我认为现在的答案只是 Swift 处于测试阶段，工具也处于测试阶段，还有很多优化工作要做。在 Obj-C 中复制“Holder”类示例表明，即使它在相同的情况下速度也快得多-Ofast level.

@import Foundation;

@interface Holder : NSObject

@property NSMutableDictionary *dictionary;
- (void)storeValue:(NSInteger)value forKey:(NSString *)key;

@end

@implementation Holder

- (instancetype)init {
   self = [self initWithDict];
    return self;
}


- (instancetype)initWithDict {
    if (!self) {
        self = [super init];
        _dictionary = [NSMutableDictionary dictionary];
    }

    return self;
}

- (void)storeValue:(NSInteger)value forKey:(NSString *)key {
    [self.dictionary setValue:@(value) forKey:key];
}

@end

int main(int argc, const char * argv[]) {

    Holder *holder = [Holder new];

    for (NSInteger i = 0; i < 5000; i++) {
        [holder storeValue:i forKey:[NSString stringWithFormat:@"%ld", i]];
    }

}

Obj-C 很快就推出了。

time ./loop 

    real    0m0.013s
    user    0m0.006s
    sys     0m0.003s

与您给出的 NoHolder 示例在时间上的相似性很好地表明了 Obj-C 编译器正在进行多少优化。

看一下装配体-O3 and -OfastSwift 中的级别表明安全检查的数量存在很大差异。查看 Obj-C 汇编表明，需要执行的操作要少得多。由于使程序快速运行的关键是使其不需要做太多事情......

OS-X-Dos-Equis:~ joshwisenbaker$ wc -l objc.txt 
     159 objc.txt
OS-X-Dos-Equis:~ joshwisenbaker$ wc -l oFast.txt 
    3749 oFast.txt

（编辑：更新 Holder 类的最终确定结果。）

所以另一个有趣的问题是使用@final类定义上的装饰。如果您知道您的类永远不会被子类化，那么请尝试添加如下关键字：@final class Holder

正如您所看到的，它还以相同的方式编译时标准化了性能。

OS-X-Dos-Equis:~ joshwisenbaker$ swift -sdk $(xcrun --show-sdk-path --sdk macosx) -Ofast bench.swift && time ./bench

real    0m0.013s
user    0m0.007s
sys     0m0.003s

即使只使用-O3 the @final发挥魔力。

OS-X-Dos-Equis:~ joshwisenbaker$ swift -sdk $(xcrun --show-sdk-path --sdk macosx) -O3  bench.swift && time ./bench

real    0m0.015s
user    0m0.009s
sys 0m0.003s

同样，我认为您在性能方面看到的差异可能取决于编译时的当前优化级别。