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测量JavaScript函数的性能各种方式对比

2024-04-02 19:55

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概述

测量执行一个函数所需的时间总是一个很好的办法，证明某些实现比另一个实现的性能更好。这也是一个很好的方法，可以确保性能没有在某些改变后受到影响，也可以追踪瓶颈。

良好的性能有助于获得良好的用户体验，良好的用户体验会让用户回头客。一项研究显示，88%的在线消费者因为性能问题，在用户体验不佳后用户回来的可能性较小。

这就是为什么能够识别代码中的瓶颈并测量改进的原因。尤其是在为浏览器开发JavaScript时，要注意到你写的每一行JavaScript都有可能阻塞DOM，因为它是一种单线程语言。

在这篇文章中，我将解释你如何测量你的功能的性能，以及如何处理你从它们中得到的结果。

Perfomance.now

performance API通过其功能performance.now()提供对DOMHighResTimeStamp的访问，该函数返回自页面加载以来经过的时间（以毫秒为单位），精度最高为5μs（以分数为单位）。

所以在实践中，你需要取两个时间戳，保存在一个变量中，然后让第二个时间戳减去第一个时间戳。


const t0 = performance.now();
for (let i = 0; i < array.length; i++) {
  // some code
}
const t1 = performance.now();
console.log(t1 - t0, 'milliseconds');

Chrome输出

0.6350000001020817 "milliseconds"

Firefox输出

1 milliseconds

在这里，我们可以看到Firefox中的结果与Chrome完全不同，这是因为Firefox版本从60开始将 performance API 的精度降低到2ms。

performance API提供的功能远比只返回时间戳要多得多，它能够测量导航计时、用户计时或资源计时。请看这篇文章，里面有更详细的解释。

但是，对于我们的用例，我们只想测量单个函数的性能，因此时间戳就足够了。

那不是和Date.now一样吗？

现在你可能会想：我也可以用Date.now来做这个啊。

是的，可以，但是有缺点。

Date.now以毫秒为单位返回从Unix纪元（"1970-01-01-01T00:00:00:00Z"）开始的时间，并且取决于系统时钟。这不仅意味着它没有那么精确，而且也不一定会递增。WebKit工程师（Tony Gentilcore）的解释如下：

也许较少考虑到的是，基于系统时间的Date也不是真正的用户监控的理想选择。大多数系统都会运行一个守护进程来定期同步时间。通常情况下，时钟每隔15-20分钟就会调整几毫秒。在这个速度下，大约有1%的10秒的时间间隔是不准确的。

Console.time

该API确实易于使用，只需将console.time放在你要测量的代码前面，将console.timeEnd放在要测量的代码后面，即可使用相同的string参数调用该函数，一页上最多可以同时使用10,000个计时器。

精度与 performance API 相同，但这又取决于浏览器。


console.time('test');
for (let i = 0; i < array.length; i++) {
  // some code
}
console.timeEnd('test');

这样会自动生成易于理解的输出，如下所示：

Chrome输出

test: 0.766845703125ms

Firefox输出

test: 2ms - timer ended

这里的输出又与Performance API非常相似。

console.time的优点是易于使用，因为它不需要手动计算两个时间戳之间的差。

缩短时间精度

如果你在不同的浏览器中使用上面提到的API来测量你的函数，你可能会发现结果会有差异。

这是由于浏览器试图保护用户免受定时攻击和指纹攻击，如果时间戳太准确，黑客可以使用它来识别用户。

例如，Firefox之类的浏览器试图通过将精度降低到2ms（版本60）来防止这种情况。

需要注意的事项

现在，你已经拥有测量JavaScript函数的速度所需的工具。但是，最好避免一些陷阱。

分而治之

你注意到在过滤一些结果时有些东西很慢，但是你不知道瓶颈在哪里。

与其胡乱猜测代码中哪一部分是慢的，不如用上述这些函数来测量。

要追踪它，首先把你的console.time语句放在慢的代码块周围。然后测量它们的不同部分是如何执行的，如果其中一个部分比其他部分慢，那么就继续下去，每次深入到那里，直到找到瓶颈。

这些语句之间的代码越少，跟踪不感兴趣的内容的可能性就越小。

注意输入值

在实际应用中，给定函数的输入值可能会发生很大变化。仅针对任意随机值测量函数的速度并不能提供我们可以实际使用的任何有价值的数据。

确保使用相同的输入值运行代码。

多次运行函数

假设你有一个函数对一个数组进行迭代，对每个数组的值进行一些计算，并返回一个数组的结果。你想知道是forEach还是简单的for循环更有效。

这是函数：


function testForEach(x) {
  console.time('test-forEach');
  const res = [];
  x.forEach((value, index) => {
    res.push(value / 1.2 * 0.1);
  });

  console.timeEnd('test-forEach')
  return res;
}

function testFor(x) {
  console.time('test-for');
  const res = [];
  for (let i = 0; i < x.length; i ++) {
    res.push(x[i] / 1.2 * 0.1);
  }

  console.timeEnd('test-for')
  return res;
}

你可以这样测试它们：


const x = new Array(100000).fill(Math.random());
testForEach(x);
testFor(x);

如果你在Firefox中运行上述函数，你将获得类似以下的输出：

test-forEach: 27ms - timer ended

test-for: 3ms - timer ended

看起来forEach变慢了，对吧？

让我们看看是否使用相同的输入两次运行相同的函数：

testForEach(x);

testForEach(x);

testFor(x);

testFor(x);

test-forEach: 13ms - timer ended

test-forEach: 2ms - timer ended

test-for: 1ms - timer ended

test-for: 3ms - timer ended

如果我们第二次调用forEach测试，它的性能与for循环一样好。鉴于初始值较慢，可能无论如何都不值得使用forEach。