Java 中许多 if-else 语句的性能不佳

Posted 2023-03-14

【中文标题】Java 中许多 if-else 语句的性能不佳

【英文标题】：Poor performance of many if-else statements in Java

【发布时间】：2011-12-15 01:01:24

【问题描述】：

我有一个方法可以用 32 个 if-else 语句检查 5 个不同条件的所有组合（想想真值表）。 5 个不同的字母代表方法，每个方法在字符串上运行自己的正则表达式，并返回一个布尔值，指示字符串是否与正则表达式匹配。例如：

if(A,B,C,D,E)

else if(A,B,C,D,!E)

else if(A,B,C,!D,!E)

...etc,etc.

但是，它确实影响了我的应用程序的性能（抱歉，我无法详细说明）。谁能推荐一种更好的方法来处理这种逻辑？

每个使用正则表达式的方法如下所示：

String re1 = "regex here";
Pattern p = Pattern.compile(re1, Pattern.DOTALL);
Matcher m = p.matcher(value);
return m.find();

谢谢！

【问题讨论】：

如果您向我们展示伪代码以外的其他内容会有所帮助...例如，您是否每次都实际评估所有条件，或者您是否评估一次并且只检查组合?

我添加了如何处理每种方法的正则表达式，这有帮助吗？

我敢打赌 A、B、C... 都是它们需要评估的重要文件... 将结果保存在本地布尔值中。编辑（用于编辑），因此您评估正则表达式（每次/多次启动都很慢）

@littleK：不是真的 - 因为你的 if 代码仍然不是有效的 Java...

你能在方法之间共享 Pattern 实例吗？

【参考方案1】：

你可以试试

boolean a,b,c,d,e;
int combination = (a?16:0) + (b?8:0) + (c?4:0) + (d?2:0) + (e?1:0);
switch(combination) 
   case 0:
        break;
   // through to
   case 31:
        break;

【讨论】：

这个解决方案对我来说效果很好，并且确实提高了性能。我应该从一开始就意识到我的设计很糟糕！再次感谢。

提醒：从本质上讲，这仍然是一系列“if / else”语句。它最终变得更快，因为编译器会将其优化为“跳转表”。请参阅en.wikipedia.org/wiki/Switch_statement#Compilation 和相关链接（“分支表”）以进一步了解如何在恒定时间内完成 switch 语句。

@JeffFerland '本机这仍然是一系列“if/else”语句是没有意义的。 “本机”，如果这意味着什么，就是它编译成的东西，正如你继续正确地说的那样，它是一个分支表。

@EJP 没有编译器优化，因为当使用不是整数/枚举的东西时，或者如果编译器不喜欢你，它将是一系列测试而不是跳转。

@JeffFerland 一开始就依赖于编译器，但无论如何，这距离“原生它仍然是一系列 if/else 语句”还有很长的路要走。尤其是所讨论的语言是 Java。

【参考方案2】：

将每个条件表示为一个位标志，测试每个条件一次，并将相关标志设置在单个 int 中。然后打开 int 值。

int result = 0;
if(A) 
  result |= 1;

if(B) 
  result |= 2;

// ...

switch(result) 
  case 0: // (!A,!B,!C,!D,!E)
  case 1: // (A,!B,!C,!D,!E)
  // ...

【参考方案3】：

以上所有答案都是错误的，因为优化问题的正确答案是：测量！使用分析器来测量您的代码在哪里花费时间。

话虽如此，我敢打赌，最大的胜利是避免每次编译正则表达式超过一次。之后，正如其他人所建议的那样，只评估每个条件一次并将结果存储在布尔变量中。所以 thait84 有最好的答案。

我还准备打赌 jtahlborn 和 Peter Lawrey 和 Salvatore Previti 的建议（基本上相同），尽管它们很聪明，但会给你带来微不足道的额外好处，除非你在 6502 上运行......

（这个答案读起来好像我已经满了，所以为了充分披露，我应该提到我实际上在优化方面没有希望。但测量仍然是正确的答案。）

【讨论】：

“以上所有答案都是错误的，因为优化问题的正确答案是：测量！” 您可以将其应用于任何事情。当提出问题的人正在寻找另一种测量方法时，我会说它不适用......

什么，你会说它不适用于在尝试纠正之前测量性能问题？你确定吗？

经过反思，OP 确实明确要求改进他的代码，但我没有回答。也许我应该评论他的问题。

【参考方案4】：

在不了解更多细节的情况下，安排 if 语句以使执行“繁重”提升的语句最后执行可能会有所帮助。这是假设其他条件将是真实的，从而避免了“繁重”的提升。简而言之，尽可能利用短路。

【讨论】：

我确实打算使用您的建议。我很想看看我能看到什么样的性能提升。不过，我认为我需要做更多的事情。

【参考方案5】：

为每个字符串运行一次正则表达式并将结果存储到布尔值中，然后对布尔值执行 if / else，而不是多次运行正则表达式。此外，如果可以，请尝试重新使用正则表达式的预编译版本并重新使用它。

【参考方案6】：

一种可能的解决方案：使用开关创建二进制值。

int value = (a ? 1 : 0) | (b ? 2 : 0) | (c ? 4 : 0) | (d ? 8 : 0) | (e ? 16 : 0);

switch (value)

    case 0:
    case 1:
    case 2:
    case 3:
    case 4:
    ...
    case 31:

如果你可以避免切换并使用数组会更快。

【参考方案7】：

也许把它分成几层，像这样：

if(A) 
    if(B) 
        //... the rest
     else 
        //... the rest
    
 else 
    if(B) 
        //... the rest
     else 
        //... the rest
    

不过，感觉必须有更好的方法来做到这一点。

【参考方案8】：

我有一个 EnumSet 的解决方案。但是它太冗长了，我想我更喜欢@Peter Lawrey 的解决方案。

在 Bloch 的 Effective Java 中，建议在位字段上使用 EnumSet，但在这里我会例外。尽管如此，我还是发布了我的解决方案，因为它可能对有稍微不同问题的人有用。

import java.util.EnumSet;

public enum MatchingRegex 
  Tall, Blue, Hairy;

  public static EnumSet<MatchingRegex> findValidConditions(String stringToMatch) 
     EnumSet<MatchingRegex> validConditions = EnumSet.noneOf(MatchingRegex.class);
     if (... check regex stringToMatch for Tall)
       validConditions.add(Tall);
     if (... check regex stringToMatch for Blue)
       validConditions.add(Blue);
     if (... check regex stringToMatch for Hairy)
       validConditions.add(Hairy);
     return validConditions;         
  

然后你像这样使用它：

Set<MatchingRegex> validConditions = MatchingRegex.findValidConditions(stringToMatch);

if (validConditions.equals(EnumSet.of(MatchingRegex.Tall, MathchingRegex.Blue, MatchingRegex.Hairy))
   ...
else if (validConditions.equals(EnumSet.of(MatchingRegex.Tall, MathchingRegex.Blue))
   ...
else if ... all 8 conditions like this

但这样会更有效率：

if (validConditions.contains(MatchingRegex.Tall)) 
  if (validConditions.contains(MatchingRegex.Blue)) 
     if (validConditions.contains(MatchingRegex.Hairy)) 
        ... // tall blue hairy
     else
        ... // tall blue (not hairy)
   else 
     if (validConditions.contains(MatchingRegex.Hairy)) 
        ... // tall (not blue) hairy
     else
        ... // tall (not blue) (not hairy)
 else 
      ... remaining 4 conditions

【讨论】：

+1 我觉得这个方案更容易理解和修改（不会出错）

通过将EnumSet 替换为四个布尔值，这肯定会变得更短、更易读、更快。 -1 用于使用它们，+1 用于使用嵌套条件（可能与 switch 一样快并且更具可读性）。

【参考方案9】：

您还可以将您的 if/else 调整为 switch/case（据我所知更快）

【参考方案10】：

将 A、B、C、D 和 E 预先生成为布尔值，而不是在 if 条件块中评估它们将提供可读性和性能。如果您还关心不同情况的性能，您可以将它们组织为一棵树或将它们组合成一个整数 (X = (A?1:0)|(B?2:0)|...|( E?16:0)) 在switch 中使用。