Clojureの性能は、単純なループとJavaの比較では非常に悪いです。

Question

Spoiler警告です。これはProject Eulerの問題5です。

Clojureを学習しようとしていますが、問題5を解決しようとしていますが、ClojureではJavaでは1515 ms対169932 msです。私はタイプヒント、チェックされていない数学演算、およびすべての関数をインライン化することを試みました。

なぜ私のClojureコードはそれほど遅くなっていますか？

Clojureのコード：

(set! *unchecked-math* true) 
(defn divides? [^long number ^long divisor] (zero? (mod number divisor))) 

(defn has-all-divisors [divisors ^long num] 
    (if (every? (fn [i] (divides? num i)) divisors) num false)) 

(time (prn (some (fn [^long i] (has-all-divisors (range 2 20) i)) (iterate inc 1)))) 

Javaコード：

public class Problem5 { 
    public static void main(String[] args) { 
    long start = System.currentTimeMillis(); 
    int i = 1; 
    while(!hasAllDivisors(i, 2, 20)) { 
     i++; 
    } 
    long end = System.currentTimeMillis(); 
    System.out.println(i); 
    System.out.println("Elapsed time " + (end - start)); 
    } 

    public static boolean hasAllDivisors(int num, int startDivisor, int stopDivisor) { 
    for(int divisor=startDivisor; divisor<=stopDivisor; divisor++) { 
     if(!divides(num, divisor)) return false; 
    } 
    return true; 
    } 

    public static boolean divides(int num, int divisor) { 
    return num % divisor == 0; 
    } 
} 

Answer 1

いくつかのパフォーマンスの問題：

• (range 2 20)コールがiのすべての増分のための番号の新しい怠惰なリストを作成しています。これは高価であり、不必要なGCをたくさん引き起こしています。
• あなたは関数呼び出しを通すことによって多くのボクシングをしています。 (iterate inc 1)でもすべての増分でボクシング/アンボクシングを行っています。
• あなたは除数のシーケンスをトラバースしています。これは、ストレート反復ループよりも遅いです。
• modは現在、Clojureでは実際には非常に最適化された関数ではありません。

  (time (let [rng (range 2 20)] 
      (prn (some (fn [^long i] (has-all-divisors rng i)) (iterate inc 1))))) 
  => "Elapsed time: 48863.801522 msecs" 
  

  あなたはループ/ RECURの第2の問題を解決することができます：あなたは一度だけの範囲を定義するためにletステートメントを使用して最初の問題を解決することができますrem

を使用してオフにはるかに優れている

(time (let [rng (range 2 20) 
      f (fn [^long i] (has-all-divisors rng i))] 
     (prn (loop [i 1] 
       (if (f i) 
       i 
       (recur (inc i))))))) 
=> "Elapsed time: 32757.594957 msecs" 

あなたは、可能な除数の上に反復ループを使用して第三の問題を解決することができます：

あなたが見ることができるように210

(defn has-all-divisors [^long num] 
    (loop [d (long 2)] 
    (if (zero? (mod num d)) 
     (if (>= d 20) true (recur (inc d))) 
     false))) 

(time (prn (loop [i (long 1)] (if (has-all-divisors i) i (recur (inc i)))))) 
=> "Elapsed time: 13369.525651 msecs" 

あなたはrem

(defn has-all-divisors [^long num] 
    (loop [d (long 2)] 
    (if (== 0 (rem num d)) 
     (if (>= d 20) true (recur (inc d))) 
     false))) 

(time (prn (loop [i (long 1)] (if (has-all-divisors i) i (recur (inc i)))))) 
=> "Elapsed time: 2423.195407 msecs" 

を使用して、最終的な問題を解決することができ、それは今のJavaバージョンとの競争力があります。

一般的に、Clojureは、通常、Javaとほぼ同じくらい高速に動作します。主なテクニックは通常次のとおりです。

• 遅延機能フィーチャを避けてください。彼らはいいですが、いくつかのオーバーヘッドを追加します。これは、低レベルの計算集約的なコードで問題になる可能性があります。私は持っていない
利用プリミティブ/未確認の数学は
• 使用ループ/再発
• ではなく、シーケンス
• を使用すると、Javaオブジェクト上の任意の反射を行っていないことを確認し（すなわち(set! *warn-on-reflection* true)とあなたが見つけるすべての警告をなくす）

Answer 2

1500ミリ秒のパフォーマンスを再現できました。Clojureコードは、uberjarへのコンパイル後に実際にはJavaバージョンの2倍の速さです。

Now timing Java version 
    232792560 
"Elapsed time: 4385.205 msecs" 

Now timing Clojure version 
    232792560 
"Elapsed time: 2511.916 msecs" 

私もJavaのクラスは速いスピードを再現されていないコマンドライン上のリソースで/ HasAllDivisors.java

public class HasAllDivisors { 

    public static long findMinimumWithAllDivisors() { 
     long i = 1; 
     while(!hasAllDivisors(i,2,20)) i++; 
     return i; 
    } 

    public static boolean hasAllDivisors(long num, int startDivisor, int stopDivisor) { 
     for(int divisor = startDivisor; divisor <= stopDivisor; divisor++) { 
      if(num % divisor > 0) return false; 
     } 
     return true; 
    } 

    public static void main(String[] args){ 
     long start = System.currentTimeMillis(); 
     long i = findMinimumWithAllDivisors(); 
     long end = System.currentTimeMillis(); 
     System.out.println(i); 
     System.out.println("Elapsed time " + (end - start)); 
    } 

} 

そして、Clojureの

(time (prn (HasAllDivisors/findMinimumWithAllDivisors))) 

(println "Now timing Clojure version") 
(time 
    (prn 
     (loop [i (long 1)] 
      (if (has-all-divisors i) 
       i 
       (recur (inc i)))))) 

でJavaクラスを置きます。

$ time java HasAllDivisors 
    232792560 
Elapsed time 4398 

real 0m4.563s 
user 0m4.597s 
sys 0m0.029s