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高性能JavaScript循環語句和條件語句
編輯:關於JavaScript     

一、循環語句
眾所周知,常用的循環語句有for、while、do-while以及for-in,forEach。除了for-in和forEach性能略低外,平時我們對前三者的選擇更多的是基於需求而非性能考慮,今天我們就對它們各自的性能做個測試,告訴我們最極端的情況下還能做哪些優化。

首先我們來談談為何for-in和forEach會比其他的慢。for-in一般是用在對象屬性名的遍歷上的,由於每次迭代操作會同時搜索實例本身的屬性以及原型鏈上的屬性,所以效率肯定低下;而forEach是基於函數的迭代(需要特別注意的是所有版本的ie都不支持,如果需要可以用JQuery等庫),對每個數組項調用外部方法所帶來的開銷是速度慢的主要原因。

接著我們看看每次迭代中for、while以及do-while都做了什麼。

var length = items.length;
for(var i = 0; i < length; i++)
 process(items[i]);

var j = 0;
while(j < length) 
 process(items[j++]);

var k = 0;
do {
 process(items[k++]);
} while(k < length);

上面的每個循環中,每次運行循環體時都會產生這樣的操作:

  • 一次控制條件中的數值大小比較(i < length)
  • 一次控制條件結果是否為true的比較(i < length === true)
  • 一次自增操作(i++)
  • 一次數組查找(items[i])
  • 一次函數調用process(items[i])

我們可以通過顛倒數組的順序來提高循環性能:

for(var i = items.length; i--; )
 process(items[i]);

var j = items.length;
while(j--) 
 process(items[j]);

var k = items.length - 1;
do {
 process(items[k]);
} while(k--);

本例中使用了倒序循環,並把減法操作整合在循環條件中。現在每個控制條件只是簡單地與0比較。控制條件與true值比較,任何非零數會自動轉換為true,而零值等同於false。實際上,控制條件從兩個比較(迭代數少於總數嗎?它是true嗎?)減少到一次比較(它是true嗎?)。每次迭代從兩次比較減少到一次,進一步提高了循環速度。

性能測試:

那麼事實真的如此嗎?真金不怕浏覽器驗。測試代碼很簡單,針對不同的8種情況封裝了8個函數(不加定時器firefox下無法打印profiles信息,原因不明):

// init array
var a = [];
var length = 10;
for(var i = 0; i < length; i++)
 a[i] = 1;

function for_in() {
 var sum = 0;
 for(var i in a) 
  sum += a[i];
}

function for_each() {
 var sum = 0;
 a.forEach(function(value, index, array) {
  sum += value;
 });
}

function for_normal() {
 var sum = 0;
 for(var i = 0; i < length; i++)
  sum += a[i];
}

function for_reverse() {
 var sum = 0;
 for(var i = length; i--; )
  sum += a[i];
}

function while_normal() {
 var sum = 0;
 var i = 0;
 while(i < length) 
  sum += a[i++];
}

function while_reverse() {
 var sum = 0;
 var i = length;
 while(i--) 
  sum += a[i];
}

function do_while_normal() {
 var sum = 0;
 var i = 0;
 do {
  sum += a[i++];
 } while(i < length);
}

function do_while_reverse() {
 var sum = 0;
 var i = length - 1;
 do {
  sum += a[i];
 } while(i--);
}

setTimeout(function() {
 console.profile();
 for_in();
 for_each();
 for_normal();  
 for_reverse();
 while_normal();
 while_reverse();
 do_while_normal();
 do_while_reverse();
 console.profileEnd();
}, 1000);

當數組長度為100時,我們發現firefox下的結果確實和預料的相似:for-each和for-in效率低下,倒序比正序效率略微提升。(chrome下的profiles由於時間太短不顯示)

當數據量達到100w時,firefox和chrome下的結果都如人所願,但是也略微有所不同。ff下的for-in表現地比for-each好,而chrome下for-in表現糟糕,直接提出了警告。而倒序迭代雖然性能略微有所提升,但是提升的不是很多,且降低了代碼閱讀性。

小結:

  • 倒序迭代確實能略微提升代碼性能,但是犧牲了代碼可讀性,除非追求極端性能優化情況下不然沒必要用
  • 遍歷數組能用普通的循環就不要用for-in和for-each

二、條件語句
常見的條件語句有if-else和switch-case,那麼什麼時候用if-else,什麼時候用switch-case語句呢?

我們先來看個簡單的if-else語句的代碼:

if (value == 0){
  return result0;
} else if (value == 1){
  return result1;
} else if (value == 2){
  return result2;
} else if (value == 3){
  return result3;
} else if (value == 4){
  return result4;
} else if (value == 5){
  return result5;
} else if (value == 6){
  return result6;
} else if (value == 7){
  return result7;
} else if (value == 8){
  return result8;
} else if (value == 9){
  return result9;
} else {
  return result10;
}

最壞的情況下(value=10)我們可能要做10次判斷才能返回正確的結果,那麼我們怎麼優化這段代碼呢?一個顯而易見的優化策略是將最可能的取值提前判斷,比如value最可能等於5或者10,那麼將這兩條判斷提前。但是通常情況下我們並不知道(最可能的選擇),這時我們可以采取二叉樹查找策略進行性能優化。

if (value < 6){
  if (value < 3){
    if (value == 0){
      return result0;
    } else if (value == 1){
      return result1;
    } else {
      return result2;
    }
  } else {
    if (value == 3){
      return result3;
    } else if (value == 4){
      return result4;
    } else {
      return result5;
    }
  }
} else {
  if (value < 8){
    if (value == 6){
      return result6;
    } else {
      return result7;
    }
  } else {
    if (value == 8){
      return result8;
    } else if (value == 9){
      return result9;
    } else {
      return result10;
    }
  }
}

這樣優化後我們最多進行4次判斷即可,大大提高了代碼的性能。這樣的優化思想有點類似二分查找,和二分查找相似的是,只有value值是連續的數字時才能進行這樣的優化。但是代碼這樣寫的話不利於維護,如果要增加一個條件,或者多個條件,就要重寫很多代碼,這時switch-case語句就有了用武之地。

將以上代碼用switch-case語句重寫:

switch(value){
  case 0:
    return result0;
  case 1:
    return result1;
  case 2:
    return result2;
  case 3:
    return result3;
  case 4:
    return result4;
  case 5:
    return result5;
  case 6:
    return result6;
  case 7:
    return result7;
  case 8:
    return result8;
  case 9:
    return result9;
  default:
    return result10;
}

swtich-case語句讓代碼顯得可讀性更強,而且swtich-case語句還有一個好處是如果多個value值返回同一個結果,就不用重寫return那部分的代碼。一般來說,當case數達到一定數量時,swtich-case語句的效率是比if-else高的,因為switch-case采用了branch table(分支表)索引來進行優化,當然各浏覽器的優化程度也不一樣。

除了if-else和swtich-case外,我們還可以采用查找表。

var results = [result0, result1, result2, result3, result4, result5, result6, result7, result8, result9, result10];

//return the correct result
return results[value];

當數據量很大的時候,查找表的效率通常要比if-else語句和swtich-case語句高,查找表能用數字和字符串作為索引,而如果是字符串的情況下,最好用對象來代替數組。當然查找表的使用是有局限性的,每個case對應的結果只能是一個取值而不能是一系列的操作。

小結:

  • 當只有兩個case或者case的value取值是一段連續的數字的時候,我們可以選擇if-else語句
  • 當有3~10個case數並且case的value取值非線性的時候,我們可以選擇switch-case語句
  • 當case數達到10個以上並且每次的結果只是一個取值而不是額外的JavaScript語句的時候,我們可以選擇查找表

以上就是本文的全部內容,希望對大家的學習有所幫助。

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