PrgInScala的8.9中提到了,对于尾递归(方法的递归调用在方法体的最后)方法Scala编译器会把字节码优化成循环,从而提高性能。但是在尝试书中的例子时却发现没有发生想象中的优化。下面是测试代码。
package fineqtbull;
class Approx {
def isGoodEnough(guess:Double):Boolean =
if (guess < 1) true
else false
def improve(guess:Double): Double = guess - 1
def approximate(guess:Double):Double =
if (isGoodEnough(guess)) guess
else approximate(improve(guess))
def approximateLoop(initialGuess:Double):Double = {
var guess = initialGuess
while (!isGoodEnough(guess))
guess = improve(guess)
guess
}
}
object ApproxMain {
val app = new Approx()
def main(args:Array[String]) = {
println(System.getProperty("java.class.path"))
recursive(1)
iterate(1)
recursive(10)
iterate(10)
recursive(100)
iterate(100)
}
def recursive(n:Int) = {
val start = java.lang.System.currentTimeMillis()
for (i <- 0 to 10000000) {
app.approximate(n)
}
println(java.lang.System.currentTimeMillis() - start)
}
def iterate(n:Int) = {
val start = java.lang.System.currentTimeMillis()
for (i <- 0 to 10000000) {
app.approximateLoop(n)
}
println(java.lang.System.currentTimeMillis() - start)
}
}
下面是执行结果,可以看出递归调用的方式比循环方式慢了很多,而且有次数越多慢的幅度越大的倾向。
922
969
2406
2032
13578
8047
接下来用javap来看看Approx类approximate方法的字节码,确认一下是否优化了尾递归。
public double approximate(double);
Code:
Stack=4, Locals=3, Args_size=2
0: aload_0
1: dload_1
2: invokevirtual #18; //Method isGoodEnough:(D)Z
5: ifeq 12
8: dload_1
9: goto 21
12: aload_0
13: aload_0
14: dload_1
15: invokevirtual #21; //Method improve:(D)D
18: invokevirtual #30; //Method approximate:(D)D
21: dreturn
LineNumberTable:
line 8: 0
line 9: 12
line 8: 21
字节码中的18:行处,以invokevirtual指令调用approximate方法,可以看出这是递归调用,编译器并没有进行尾递归优化。
没什么没有进行尾递归优化呢?代码和书上写的是完全一样的呀。google了一下,知道原因了,原来approximate方法没有加final修饰符。由于该approximate方法可能被子类override,所以编译器不能对它进行尾递归优化。接着在approximate方法前加上final,变为如下代码。
class Approx {
...
final def approximate(guess:Double):Double =
if (isGoodEnough(guess)) guess
else approximate(improve(guess))
...
}
...
执行结果如下,这次尾递归和循环两种方式所花时间就基本差不多了。
937
1000
1969
2109
8219
8328
再看一下字节码。
public final double approximate(double);
Code:
Stack=3, Locals=4, Args_size=2
0: aload_0
1: dload_1
2: invokevirtual #18; //Method isGoodEnough:(D)Z
5: ifeq 10
8: dload_1
9: dreturn
10: aload_0
11: dload_1
12: invokevirtual #21; //Method improve:(D)D
15: dstore_1
16: goto 0
LineNumberTable:
line 8: 0
line 7: 9
line 9: 10
原来的
18: invokevirtual #30; //Method approximate:(D)D
21: dreturn
现在变成了
15: dstore_1
16: goto 0
也就是,在字节码层次上用循环替代了原来的递归,速度自然就与代码层次的循环实现不相上下了。
原书中也提到了Scala在尾递归的优化上有诸多限制,比如递归必须是直接递归而不能是间接的,也不能是通过函数对象调用实现的递归。综上所述,本文提到的类成员方法必须是final的也是限制条件之一了。附带提一下如果是object中定义的方法就不需要加final修饰符了,那是因为object中所有的方法默认都是final的。
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