ArkTS高性能编程实践

概述

本文主要提供应用性能敏感场景下的高性能编程的相关建议，助力开发者开发出高性能的应用。高性能编程实践，是在开发过程中逐步总结出来的一些高性能的写法和建议，在业务功能实现过程中，要同步思考并理解高性能写法的原理，运用到代码逻辑实现中。ArkTS编程规范可参考ArkTS编程规范。

声明与表达式

使用const声明不变的变量

不变的变量推荐使用const声明。

const index = 10000; // 该变量在后续过程中未发生改变，建议声明成常量

number类型变量避免整型和浮点型混用

针对number类型，运行时在优化时会区分整型和浮点型数据。建议避免在初始化后改变数据类型。

let intNum = 1;
intNum = 1.1;  // 该变量在声明时为整型数据，建议后续不要赋值浮点型数据

let doubleNum = 1.1;
doubleNum = 1;  // 该变量在声明时为浮点型数据，建议后续不要赋值整型数据

数值计算避免溢出

常见的可能导致溢出的数值计算包括如下场景，溢出之后，会导致引擎走入慢速的溢出逻辑分支处理，影响后续的性能。

• 针对加法、减法、乘法、指数运算等运算操作，应避免数值大于INT32_MAX或小于INT32_MIN。

• 针对&（and）、>>>（无符号右移）等运算操作，应避免数值大于INT32_MAX。

循环中常量提取，减少属性访问次数

在循环中会大量进行一些常量的访问操作，如果该常量在循环中不会改变，可以提取到循环外部，减少属性访问的次数。

class Time {
  static start: number = 0;
  static info: number[] = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12];
}

function getNum(num: number): number {
  let total: number = 348;
  for (let index: number = 0x8000; index > 0x8; index >>= 1) {
    // 此处会多次对Time的info及start进行查找，并且每次查找出来的值是相同的
    total += ((Time.info[num - Time.start] & index) !== 0) ? 1 : 0;
  }
  return total;
}

优化后代码如下，可以将Time.info[num - Time.start]进行常量提取操作，这样可以大幅减少属性的访问次数，性能收益明显。

class Time {
  static start: number = 0;
  static info: number[] = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12];
}

function getNum(num: number): number {
  let total: number = 348;
  const info = Time.info[num - Time.start];  // 从循环中提取不变量
  for (let index: number = 0x8000; index > 0x8; index >>= 1) {
    if ((info & index) != 0) {
      total++;
    }
  }
  return total;
}

函数

建议使用参数传递函数外的变量

使用闭包会造成额外的闭包创建和访问开销。在性能敏感场景中，建议使用参数传递函数外的变量来替代使用闭包。

let arr = [0, 1, 2];

function foo(): number {
  return arr[0] + arr[1];
}

foo();

建议使用参数传递函数外的变量来，替代使用闭包。

let arr = [0, 1, 2];

function foo(array: number[]): number {
  return array[0] + array[1];
}

foo(arr);

避免使用可选参数

函数的可选参数表示参数可能为undefined，在函数内部使用该参数时，需要进行非空值的判断，造成额外的开销。

function add(left?: number, right?: number): number | undefined {
  if (left != undefined && right != undefined) {
    return left + right;
  }
  return undefined;
}

根据业务需要，将函数参数声明为必须参数。可以考虑使用默认参数。

function add(left: number = 0, right: number = 0): number {
  return left + right;
}

数组

数值数组推荐使用TypedArray

如果是涉及纯数值计算的场合，推荐使用TypedArray数据结构。

优化前

const arr1 = new Array<number>([1, 2, 3]);
const arr2 = new Array<number>([4, 5, 6]);
let res = new Array<number>(3);
for (let i = 0; i < 3; i++) {
  res[i] = arr1[i] + arr2[i];
}

优化后

const typedArray1 = new Int8Array([1, 2, 3]);
const typedArray2 = new Int8Array([4, 5, 6]);
let res = new Int8Array(3);
for (let i = 0; i < 3; i++) {
  res[i] = typedArray1[i] + typedArray2[i];
}

避免使用稀疏数组

运行时在分配超过1024大小的数组或者针对稀疏数组，会采用hash表的方式来存储元素。在该模式下，相比于用偏移访问数组元素速度较慢。在代码开发时，应尽量避免数组变成稀疏数组。

// 直接分配100000大小的数组，运行时会处理成用hash表来存储元素
let count = 100000;
let result: number[] = new Array(count);

// 创建数组后，直接在9999处赋值，会变成稀疏数组
let result: number[] = new Array();
result[9999] = 0;

避免使用联合类型数组

避免使用联合类型数组。避免在数值数组中混合使用整型数据和浮点型数据。

let arrNum: number[] = [1, 1.1, 2];  // 数值数组中混合使用整型数据和浮点型数据

let arrUnion: (number | string)[] = [1, 'hello'];  // 联合类型数组

根据业务需要，将相同类型的数据放置在同一数组中。

let arrInt: number[] = [1, 2, 3];
let arrDouble: number[] = [0.1, 0.2, 0.3];
let arrString: string[] = ['hello', 'world'];

异常

避免频繁抛出异常

创建异常时会构造异常的栈帧，造成性能损耗。在性能敏感场景下，例如在for循环语句中，避免频繁抛出异常。

优化前

function div(a: number, b: number): number {
  if (a <= 0 || b <= 0) {
    throw new Error('Invalid numbers.')
  }
  return a / b
}

function sum(num: number): number {
  let sum = 0
  try {
    for (let t = 1; t < 100; t++) {
      sum += div(t, num)
    }
  } catch (e) {
    console.log(e.message)
  }
  return sum
}

优化后

function div(a: number, b: number): number {
  if (a <= 0 || b <= 0) {
    return NaN
  }
  return a / b
}

function sum(num: number): number {
  let sum = 0
  for (let t = 1; t < 100; t++) {
    if (t <= 0 || num <= 0) {
      console.log('Invalid numbers.')
    }
    sum += div(t, num)
  }
  return sum
}