Lua性能优化之table

Posted 2021-04-10 游戏开发交流学习

通常情况下，我们不需要知道Lua的table是如何实现的，但是为了对lua性能进行优化，去了解Lua table的实现细节是非常关键的。

01

—

table是如何实现的？

为了了解table的实现，我们可以查看Lua的C源码，如下：

    

图1-1 lua表的构成

Lua中的table是由两部分组成，数组部分和哈希表部分。 数组部分储存着索引为整型的数据，哈希表存储着以其它类型为索引的键值对。 哈希表使用一个哈希算法来计算键值对的key值，采用开链法来处理哈希冲突。 当我们声明一个表t = { }，此时t的数组部分和哈希表部分的大小都是0，当不断向数组插入键值对的时候 如下：

• a[1] = 1 ,大小不够，需要扩容，扩容后数组部分的大小为1

• a[2] = 2 ,大小不够，需要扩容，扩容后数组部分的大小为2

• a[3] = 3 ,大小不够，需要扩容，扩容后数组大小为4.

执行扩容的过程叫做rehash，每次rehash时，会遍历整个table的数组部分和哈希表部分，统计其中有效的键值对，大小不够，则会扩容，扩容后的大小为2的整数幂次方，且保证rehash操作后整个数组部分的使用率大于50%。每次rehash都很耗时，使用table，我们应该尽量减少rehash。

  

02

—

如何减少Rehash？

    1.不要使用多个size较小的table，如果可以使用大的table来代替。

    由第一部分可以看到，当table的size从0扩展到4的时候需要3次rehash。因此当table尺寸较小时，向table中插入元素，很容易触发rehash，因此不要过多的使用小table，使用一个大的table来整合小的table。

     2.初始化table的写法。

    对于第一部分的t={}，我们可以声明t的时候就对t进行初始化 即：

            t={1,2,3},

    这样会直接产生一个size=3 的表t，也就没有了3次rehash。需要注意的是：

            t ={[1]=1,[2]=2,[3]=3},

    这种写法t的数组部分的大小也为4，会执行三次rehash。

       3.将table置空的注意点

table size大小的变化只会在触发rehash的时候进行，因此当我们将table中的某个键值对的值设置为nil的时候，Lua并不会执行减小size的操作。当执行rehash的时候，Lua才会查找所有为nil的元素，并且决定是否reduce size。例如

        local t = {} 

        for i =1,100000 do

    t[i] = i


end

print(collectgarbage("count"))

--置为nil

for i =1,100000 do 

    t[i]=nil


end

print(collectgarbage("count"))

上面两次结果相同，但是当我们

for i= 100001,200000 do

    t[i] = nil


end

print(collectgarbage("count"))

此时结果会变小，因为当遍历到20000时，发现数组大小不够，触发rehash，rehash会保证数组部分的使用率大于50%，因此会减小数组部分的大小。为nil的也会被删除。
又比如当我们直接声明一个local t ={}  t[100] =1,此时为了保证数组的使用效率大于50%，会直接将键值对{100,1}储存在hash表部分。
 4. 常见的清空table的写法。

    方法一：

             for k in pairs(t) do  t[k] =nil end

    方法二

        while true do

            local k  =next(t，nil)

                if not k then

                    break

                end

             t[k] = nil

        end

第二种写法比第一种写法要耗时。 next每次返回当前key的值和下一 个不为nil的元素的key。 当传入的key为nil的时候，每次返回第一个部位nil的键值对的值。 第二种写法每次传入的key都为nil，随着table被不断置为nil，寻找第一个不为nil的键值对，将会越来越耗时。 而pair虽然也是用next实现的，但是配合上泛型迭代器for，每个循环都会获得上个循环的状态，因此效率上要快很多。 第一种写法等价于：
for k，v in next(t,nil) do,每个循环都将next返回的key传入下一个循环的next。