簡單測試 Kotlin native 性能

準備

一直使用kotlin JVM平臺開發服務器的應用，最近想試試看 Kotlin native的性能。

我使用的是 kotlin native 1.3.21，要使用他非常的簡單，下載最新的 IDEA ，我下載的是 IntelliJ IDEA 2018.3.4 (Community Edition)，然後新建項目時選擇 “Kotlin/Native”，非常的簡單了。

測試環境如下：

Windows 10 64 位

Intel Core i5-6500 @3.2GHz   4 Core

16GB RAM

測試代碼

這個項目還在初期，所以對應的庫一定還不成熟，所以，我盡力避免使用庫，而且不同的庫實現不同和使用不當，都可能造成測試不準確。

所以我測試簡單的循環，int的位操作，這些指令都是對編譯器的考驗，下面的測試代碼就是檢測一個int32值，包含幾個有效的 1 位。

package sample

//import kotlin.random.Random
import kotlin.system.measureNanoTime

fun main() {
    runIt()
}

private fun runIt(){
    var sum = 0
    val time = measureNanoTime{
        //val ran = Random.Default
        for (i in 0 until 1_0000_0000){
            //val v = ran.nextInt()
            sum += getInt32TrueCount(i)
        }
    }
    // 292 056 900
    println("共耗時：$time ns, result: $sum")
}

private fun getInt32TrueCount(value: Int):Int {
    if (value == 0) {
        return 0
    }

    return getByteTrueCount(value and 0xFF) +
            getByteTrueCount((value shr 8) and 0xFF) +
            getByteTrueCount((value shr 16) and 0xFF) +
            getByteTrueCount((value shr 24) and 0xFF)
}

private fun getByteTrueCount(value: Int) : Int{
    if(value== 0){
        return 0
    }

    val a = (value and 0x1)
    val b = ((value and 0x2)  shr 1)
    val c = ((value and 0x4)  shr 2)
    val d = ((value and 0x8)  shr 3)
    val e = ((value and 0x10) shr 4)
    val f = ((value and 0x20) shr 5)
    val g = ((value and 0x40) shr 6)
    val h = ((value and 0x80) shr 7)

    return a + b + c + d + e + f + g + h
}

測試結果

Kotlin有個非常大的好處，常見的庫都可以在 jvm 平臺和 native 平臺通用，所以上面的代碼可以直接複製到 Kotlin 的jvm環境下執行。

在 Gradle 面板中，找到 Tasks -> run -> runMainReleaseExecutableMingw，就可以運行程序。

耗時如下：

Kotlin Native :     292 056 900 ns

Kotlin Jvm    ：1 220 617 300 ns

可以明顯看見，native是jvm的 4被性能，我在懷疑是不是 native 的LLVM編譯器 實現了並行，不然怎麼差不多4倍呢？

 坑

你可能注意到，我註釋了隨機數產生的函數調用，這是因爲我發現 native 平臺下，默認的隨機數產生非常的慢，遠遠慢於 Jvm 平臺。所以庫可能不太成熟。

 

SIMD

LLVM平臺的最大亮點是性能的優化，比如 SIMD，所以我嘗試修改程序，看看是否能啓用SIMD，所以我修改了函數，新代碼如下：

private val m1 = intArrayOf(0x1,0x2,0x4,0x8,0x10,0x20,0x40,0x80)

private fun getByteTrueCount(value : Int) : Int{
    if (value == 0) {
        return 0
    }

    var sum = 0
    for (i in 0 until m1.size){
        sum += (value and m1[i] shr i)
    }

    return sum
}

然而，悲劇發生了，執行時間如下：

Kotlin Native :   80 610 886 500 ns

Kotlin Jvm    ：   1 297 672 800 ns

最終，native平臺花了整整80多秒，你沒有看錯， native慢了很多很多，而JVM平臺似乎能聰明的實現了SIMD優化(我猜的）。

至於爲什麼，我無法知道，

所以，還是比較多的坑。

 

後記

我提了一個 Issue 給了kotlin native，參見： https://github.com/JetBrains/kotlin-native/issues/2660

他們建議不要使用全局的數組，我修改了，效果不明顯。

另外，他們還建議使用 GCC的內置函數 __builtin_popcount

至於爲什麼 native 比 Jvm 平臺這段代碼要慢的原因，他們的意見是現在還是 beta 哪，不要做性能測試。

雖然有一些問題，但是我任然非常期待 Kotlin native，這樣學會一個 kotlin ，就所有平臺通殺了。