Демонстрація сміття відбувається швидше, ніж ручне управління пам’яттю

Я читав у багатьох місцях (рис, я навіть написав так собі) , що збір сміття може (теоретично) швидше , ніж ручне управління пам'яттю.

Однак показати набагато складніше, ніж розповісти.
Я ніколи не бачив жодного фрагмента коду, який би демонстрував цей ефект у дії.

Хтось має (або знає, де я можу знайти) код, який демонструє цю перевагу у виконанні?

Перегляньте http://blogs.msdn.com/b/ricom/archive/2005/05/10/416151.aspx та перейдіть за всіма посиланнями, щоб побачити Ріко Маріані проти Реймонда Чен (обох дуже компетентних програмістів у Microsoft), дуелюючи це . Реймонд вдосконалив би некерованого, Рико відповів би оптимізуючи те ж саме в керованих.

Поклавши нульові зусилля на оптимізацію, керовані версії запускалися в багато разів швидше, ніж ручні. Врешті-решт посібник обіграв кероване, але лише оптимізувавшись до рівня, на який більшість програмістів не хотіли б йти. У всіх версіях використання пам'яті в посібнику було значно кращим, ніж кероване.

Основне правило - безкоштовних обідів немає.

GC знімає головний біль ручного управління пам’яттю і зменшує ймовірність помилок. Є деякі ситуації, коли певна стратегія GC є оптимальним рішенням проблеми, і в цьому випадку ви не заплатите штраф за її використання. Але є й інші, де інші рішення будуть швидшими. Оскільки ви завжди можете імітувати більш високі абстракції з нижчого рівня, але не навпаки, ви можете ефективно довести, що немає можливості, щоб більш високі абстракції були швидшими, ніж нижчі в загальному випадку.

GC - це особливий випадок ручного управління пам'яттю

Для кращої роботи вручну може бути багато роботи або більше схильності до помилок, але це вже інша історія.

Побудувати штучну ситуацію, коли GC нескінченно ефективніше, ніж ручні методи, просто домовитися про те, що для сміттєзбірника є лише один «корінь», і все це сміття, тому крок GC миттєво завершується.

Якщо ви задумаєтесь, це модель, яка використовується при збиранні сміття пам'яті, виділеної на процеси. Процес вмирає, все це пам'ять - сміття, ми закінчили. Навіть у практичному плані процес, який починається, запускається і вмирає, не залишаючи слідів, може бути більш ефективним, ніж той, який починається і працює вічно.

Для практичних програм, написаних мовами зі збиранням сміття, перевага вивезення сміття - це не швидкість, а правильність та простота.

Слід врахувати, що GC - це не просто стратегія управління пам’яттю; це також вимагає усього дизайну мови та середовища виконання, що спричиняє витрати (та переваги). Наприклад, мова, яка підтримує GC, повинна бути складена у форму, де покажчики не можуть бути сховані від сміттєзбірника, і взагалі там, де вони не можуть бути побудовані, крім ретельно керованих системних примітивів. Інший розгляд - складність збереження гарантій часу реагування, оскільки GC накладає деякі кроки, які повинні бути дозволені для виконання до завершення.

Отже, якщо у вас є мова, яку збирають сміття, і порівнюйте швидкість із керованою пам’яттю вручну в одній системі, вам все одно доведеться заплатити накладні витрати, щоб підтримувати збирання сміття, навіть якщо ви не використовуєте його.

Швидше сумнівне. Однак це може бути надшвидким, непомітним або швидшим, якщо він підтримується апаратним забезпеченням. Такі конструкції для машин LISP давно існували. Один вбудував GC в підсистему пам'яті апаратного забезпечення як такий, що основний процесор не знав, що він є. Як і багато пізніших конструкцій, GC працював одночасно з основним процесором, не маючи необхідності в паузах або взагалі не потрібно. Більш сучасним дизайном є машини Azul Systems Vega 3, які керують Java кодом набагато швидше, ніж JVM, використовуючи цільові процесори та без паузи GC. Google, якщо ви хочете знати, наскільки швидкими можуть бути GC (або Java).

Я зробив досить багато роботи над цим і описав деякі з них тут . Я встановив орієнтацію на Boehm GC у C ++, виділивши використання, mallocале не звільнення, виділення та звільнення за допомогою, freeа також створений на замовлення GC-області регіону марки, написаний на C ++ всім порівняно з акціонерним GC OCaml, що працює на списку вирішувачів n-queens. GC OCaml був швидшим у всіх випадках. Програми C ++ та OCaml були навмисно написані для виконання однакових розподілів у тому ж порядку.

Звичайно, ви можете переписати програми для вирішення проблеми, використовуючи лише 64-бітні цілі числа та без розподілу. Хоча швидше це переможе точку вправи (яка повинна була передбачити ефективність нового алгоритму GC, я працював над використанням прототипу, побудованого на C ++).

Я багато років працював у галузі, переносячи справжній код C ++ на керовані мови. Майже в кожному окремому випадку я спостерігав значні поліпшення продуктивності, багато з яких, ймовірно, були зумовлені ручним управлінням пам’яттю GC, що базується. Практичне обмеження - це не те, що можна досягти за допомогою мікро-орієнтиру, а те, що можна досягти до встановленого терміну, а мови, що базуються на GC, пропонують такі величезні покращення продуктивності, що я ніколи не оглядався. Я все ще використовую C і C ++ на вбудованих пристроях (мікроконтролерах), але навіть це зараз змінюється.

Такий приклад обов'язково має погану схему розподілу пам'яті вручну.

Припустимо, найкращий збирач сміття GC. Він внутрішньо має методи розподілення пам'яті, визначення того, яку пам'ять можна звільнити, та методи остаточно звільнити її. Разом вони займають менше часу, ніж усі GC; деякий час витрачається на інші методи GC.

Тепер розглянемо ручний розподільник, який використовує той самий механізм розподілу GC, що і free()виклик, який просто відкладає пам'ять, яка звільняється тим же методом, що і GC. У нього немає фази сканування, а також немає жодного з інших методів. Це обов'язково займає менше часу.