高性能JavaScript循环语句和条件语句

 更新时间:2016年01月20日 11:28:08   转载 作者:世勋SeHun  
这篇文章主要为大家介绍了高性能JavaScript循环语句和条件语句,感兴趣的小伙伴们可以参考一下

一、循环语句
众所周知,常用的循环语句有for、while、do-while以及for-in,forEach。除了for-in和forEach性能略低外,平时我们对前三者的选择更多的是基于需求而非性能考虑,今天我们就对它们各自的性能做个测试,告诉我们最极端的情况下还能做哪些优化。

首先我们来谈谈为何for-in和forEach会比其他的慢。for-in一般是用在对象属性名的遍历上的,由于每次迭代操作会同时搜索实例本身的属性以及原型链上的属性,所以效率肯定低下;而forEach是基于函数的迭代(需要特别注意的是所有版本的ie都不支持,如果需要可以用JQuery等库),对每个数组项调用外部方法所带来的开销是速度慢的主要原因。

接着我们看看每次迭代中for、while以及do-while都做了什么。

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);

上面的每个循环中,每次运行循环体时都会产生这样的操作:

  • 一次控制条件中的数值大小比较(i < length)
  • 一次控制条件结果是否为true的比较(i < length === true)
  • 一次自增操作(i++)
  • 一次数组查找(items[i])
  • 一次函数调用process(items[i])

我们可以通过颠倒数组的顺序来提高循环性能:

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环,并把减法操作整合在循环条件中。现在每个控制条件只是简单地与0比较。控制条件与true值比较,任何非零数会自动转换为true,而零值等同于false。实际上,控制条件从两个比较(迭代数少于总数吗?它是true吗?)减少到一次比较(它是true吗?)。每次迭代从两次比较减少到一次,进一步提高了循环速度。

性能测试:

那么事实真的如此吗?真金不怕浏览器验。测试代码很简单,针对不同的8种情况封装了8个函数(不加定时器firefox下无法打印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);

当数组长度为100时,我们发现firefox下的结果确实和预料的相似:for-each和for-in效率低下,倒序比正序效率略微提升。(chrome下的profiles由于时间太短不显示)

当数据量达到100w时,firefox和chrome下的结果都如人所愿,但是也略微有所不同。ff下的for-in表现地比for-each好,而chrome下for-in表现糟糕,直接提出了警告。而倒序迭代虽然性能略微有所提升,但是提升的不是很多,且降低了代码阅读性。

小结:

  • 倒序迭代确实能略微提升代码性能,但是牺牲了代码可读性,除非追求极端性能优化情况下不然没必要用
  • 遍历数组能用普通的循环就不要用for-in和for-each

二、条件语句
常见的条件语句有if-else和switch-case,那么什么时候用if-else,什么时候用switch-case语句呢?

我们先来看个简单的if-else语句的代码:

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;
}

最坏的情况下(value=10)我们可能要做10次判断才能返回正确的结果,那么我们怎么优化这段代码呢?一个显而易见的优化策略是将最可能的取值提前判断,比如value最可能等于5或者10,那么将这两条判断提前。但是通常情况下我们并不知道(最可能的选择),这时我们可以采取二叉树查找策略进行性能优化。

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;
    }
  }
}

这样优化后我们最多进行4次判断即可,大大提高了代码的性能。这样的优化思想有点类似二分查找,和二分查找相似的是,只有value值是连续的数字时才能进行这样的优化。但是代码这样写的话不利于维护,如果要增加一个条件,或者多个条件,就要重写很多代码,这时switch-case语句就有了用武之地。

将以上代码用switch-case语句重写:

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语句让代码显得可读性更强,而且swtich-case语句还有一个好处是如果多个value值返回同一个结果,就不用重写return那部分的代码。一般来说,当case数达到一定数量时,swtich-case语句的效率是比if-else高的,因为switch-case采用了branch table(分支表)索引来进行优化,当然各浏览器的优化程度也不一样。

除了if-else和swtich-case外,我们还可以采用查找表。

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

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

当数据量很大的时候,查找表的效率通常要比if-else语句和swtich-case语句高,查找表能用数字和字符串作为索引,而如果是字符串的情况下,最好用对象来代替数组。当然查找表的使用是有局限性的,每个case对应的结果只能是一个取值而不能是一系列的操作。

小结:

  • 当只有两个case或者case的value取值是一段连续的数字的时候,我们可以选择if-else语句
  • 当有3~10个case数并且case的value取值非线性的时候,我们可以选择switch-case语句
  • 当case数达到10个以上并且每次的结果只是一个取值而不是额外的JavaScript语句的时候,我们可以选择查找表

以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助。

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