在编写用于OpenGL库的Matrix类时,我遇到了一个问题,即使用Java数组还是使用Buffer策略存储数据(JOGL为Matrix操作提供直接缓冲区复制)。为了对此进行分析,我编写了一个小型性能测试程序,该程序比较了Arrays vs Buffers和Direct Buffers上循环和批量操作的相对速度。
我想在这里与您分享我的结果(因为我发现它们很有趣)。请随时发表评论和/或指出任何错误。
可以在pastebin.com/is7UaiMV上查看该代码。
循环读取数组实现为A [i] = B [i],否则JIT优化器将完全删除该代码。实际var = A [i]似乎几乎相同。
在10,000个数组大小的示例结果中,JIT优化器很可能已用类似System.arraycopy的实现代替了循环数组访问。
由于Java将A.get(B)实现为B.put(A),因此没有大容量获取缓冲区-> buffer ,因此结果将与大容量获取结果相同。
在几乎所有情况下,强烈建议使用Java内部数组。不仅放置/获取速度大大提高了,而且JIT还能对最终代码执行更好的优化。
只有同时满足以下两个条件时才应使用缓冲区:
请注意,backened-buffer具有Java Array来备份缓冲区的内容。建议在此后缓冲区上执行操作,而不是循环放置/获取。
仅当您担心内存使用情况且从不访问基础数据时,才应使用直接缓冲区。它们比非直接缓冲区要慢一些,如果访问基础数据则要慢得多,但使用的内存更少。此外,使用直接缓冲区将非字节数据(如float数组)转换为字节时,会产生额外的开销。
有关更多详细信息,请参见此处:
注意:百分比仅是为了易于阅读,没有实际意义。
-- Array tests: -----------------------------------------
Loop-write array: 87.29 ms 11,52%
Arrays.fill: 64.51 ms 8,51%
Loop-read array: 42.11 ms 5,56%
System.arraycopy: 47.25 ms 6,23%
-- Buffer tests: ----------------------------------------
Loop-put buffer: 603.71 ms 79,65%
Index-put buffer: 536.05 ms 70,72%
Bulk-put array->buffer: 105.43 ms 13,91%
Bulk-put buffer->buffer: 99.09 ms 13,07%
Bulk-put bufferD->buffer: 80.38 ms 10,60%
Loop-get buffer: 505.77 ms 66,73%
Index-get buffer: 562.84 ms 74,26%
Bulk-get buffer->array: 137.86 ms 18,19%
-- Direct buffer tests: ---------------------------------
Loop-put bufferD: 570.69 ms 75,29%
Index-put bufferD: 562.76 ms 74,25%
Bulk-put array->bufferD: 712.16 ms 93,96%
Bulk-put buffer->bufferD: 83.53 ms 11,02%
Bulk-put bufferD->bufferD: 118.00 ms 15,57%
Loop-get bufferD: 528.62 ms 69,74%
Index-get bufferD: 560.36 ms 73,93%
Bulk-get bufferD->array: 757.95 ms 100,00%
-- Array tests: -----------------------------------------
Loop-write array: 22.10 ms 6,21%
Arrays.fill: 10.37 ms 2,91%
Loop-read array: 81.12 ms 22,79%
System.arraycopy: 10.59 ms 2,97%
-- Buffer tests: ----------------------------------------
Loop-put buffer: 355.98 ms 100,00%
Index-put buffer: 353.80 ms 99,39%
Bulk-put array->buffer: 16.33 ms 4,59%
Bulk-put buffer->buffer: 5.40 ms 1,52%
Bulk-put bufferD->buffer: 4.95 ms 1,39%
Loop-get buffer: 299.95 ms 84,26%
Index-get buffer: 343.05 ms 96,37%
Bulk-get buffer->array: 15.94 ms 4,48%
-- Direct buffer tests: ---------------------------------
Loop-put bufferD: 355.11 ms 99,75%
Index-put bufferD: 348.63 ms 97,93%
Bulk-put array->bufferD: 190.86 ms 53,61%
Bulk-put buffer->bufferD: 5.60 ms 1,57%
Bulk-put bufferD->bufferD: 7.73 ms 2,17%
Loop-get bufferD: 344.10 ms 96,66%
Index-get bufferD: 333.03 ms 93,55%
Bulk-get bufferD->array: 190.12 ms 53,41%
-- Array tests: -----------------------------------------
Loop-write array: 156.02 ms 4,37%
Arrays.fill: 109.06 ms 3,06%
Loop-read array: 300.45 ms 8,42%
System.arraycopy: 147.36 ms 4,13%
-- Buffer tests: ----------------------------------------
Loop-put buffer: 3385.94 ms 94,89%
Index-put buffer: 3568.43 ms 100,00%
Bulk-put array->buffer: 159.40 ms 4,47%
Bulk-put buffer->buffer: 5.31 ms 0,15%
Bulk-put bufferD->buffer: 6.61 ms 0,19%
Loop-get buffer: 2907.21 ms 81,47%
Index-get buffer: 3413.56 ms 95,66%
Bulk-get buffer->array: 177.31 ms 4,97%
-- Direct buffer tests: ---------------------------------
Loop-put bufferD: 3319.25 ms 93,02%
Index-put bufferD: 3538.16 ms 99,15%
Bulk-put array->bufferD: 1849.45 ms 51,83%
Bulk-put buffer->bufferD: 5.60 ms 0,16%
Bulk-put bufferD->bufferD: 7.63 ms 0,21%
Loop-get bufferD: 3227.26 ms 90,44%
Index-get bufferD: 3413.94 ms 95,67%
Bulk-get bufferD->array: 1848.24 ms 51,79%
直接缓冲区并不旨在加速从Java代码的访问。(如果可能的话,JVM自己的数组实现有问题。)
这些字节缓冲区用于与其他组件接口,因为您可以向a写入字节缓冲区,ByteChannel
并且可以将直接缓冲区与本机代码(例如您提到的OpenGL库)结合使用。旨在加速这些操作。使用图形卡的芯片进行渲染可以加快整体操作的速度,而不是补偿Java代码对缓冲区的较慢访问。
顺便说一句,如果您测量对字节缓冲区(尤其是直接字节缓冲区)的访问速度,那么在获取视图之前,有必要将字节顺序更改为本机字节顺序FloatBuffer
:
FloatBuffer bufferD = ByteBuffer.allocateDirect(SIZE * 4)
.order(ByteOrder.nativeOrder())
.asFloatBuffer();
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