performance - 为什么我的Rust程序比等效的Java程序慢？

Question

我在Rust中使用二进制序列化和反序列化，并且发现二进制反序列化比Java慢几个数量级。为了消除例如由于分配和开销引起的开销的可能性，我只是从每个程序中读取一个二进制流。每个程序从磁盘上的一个二进制文件中读取文件，该文件包含一个包含输入值数量的4字节整数，以及一个连续的，由8字节big-endian IEEE 754编码的浮点数的块。这是Java实现:

import java.io.*;

public class ReadBinary {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        DataInputStream input = new DataInputStream(new BufferedInputStream(new FileInputStream(args[0])));
        int inputLength = input.readInt();
        System.out.println("input length: " + inputLength);
        try {
            for (int i = 0; i < inputLength; i++) {
                double d = input.readDouble();
                if (i == inputLength - 1) {
                    System.out.println(d);
                }
            }
        } finally {
            input.close()
        }
    }
}

这是Rust的实现:

use std::fs::File;
use std::io::{BufReader, Read};
use std::path::Path;

fn main() {
    let args = std::env::args_os();
    let fname = args.skip(1).next().unwrap();
    let path = Path::new(&fname);
    let mut file = BufReader::new(File::open(&path).unwrap());
    let input_length: i32 = read_int(&mut file);
    for i in 0..input_length {
        let d = read_double_slow(&mut file);
        if i == input_length - 1 {
            println!("{}", d);
        }
    }
}

fn read_int<R: Read>(input: &mut R) -> i32 {
    let mut bytes = [0; std::mem::size_of::<i32>()];
    input.read_exact(&mut bytes).unwrap();
    i32::from_be_bytes(bytes)
}

fn read_double_slow<R: Read>(input: &mut R) -> f64 {
    let mut bytes = [0; std::mem::size_of::<f64>()];
    input.read_exact(&mut bytes).unwrap();
    f64::from_be_bytes(bytes)
}

我正在输出最后一个值，以确保实际上已读取所有输入。在我的机器上，当文件包含(相同)3000万个随机生成的 double 数据时，Java版本运行时间为0.8秒，而Rust版本运行时间为40.8秒。
由于怀疑Rust的字节解释本身效率低下，我使用自定义浮点反序列化实现重试了它。内部结构是 almost exactly the same as what's being done in Rust's Reader，没有 IoResult包装器:

fn read_double<R : Reader>(input: &mut R, buffer: &mut [u8]) -> f64 {
    use std::mem::transmute;
    match input.read_at_least(8, buffer) {
        Ok(n) => if n > 8 { fail!("n > 8") },
        Err(e) => fail!(e)
    };
    let mut val = 0u64;
    let mut i = 8;
    while i > 0 {
        i -= 1;
        val += buffer[7-i] as u64 << i * 8;
    }
    unsafe {
        transmute::<u64, f64>(val);
    }
}

为了使这项工作有效，我对早期的Rust代码所做的唯一更改是创建了一个8字节的切片，将其传入并(重新)用作 read_double函数中的缓冲区。这产生了显着的性能提升，平均运行时间约为5.6秒。不幸的是，它仍然比Java版本明显慢(并且更冗长!)，从而难以扩展到更大的输入集。是否可以做一些事情以使在Rust中运行起来更快？更重要的是，是否可以通过将这些更改合并到默认 Reader实现本身中的方式进行更改，以减轻二进制I/O的痛苦？
作为引用，这是我用来生成输入文件的代码:

import java.io.*;
import java.util.Random;

public class MakeBinary {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        DataOutputStream output = new DataOutputStream(new BufferedOutputStream(System.out));
        int outputLength = Integer.parseInt(args[0]);
        output.writeInt(outputLength);
        Random rand = new Random();
        for (int i = 0; i < outputLength; i++) {
            output.writeDouble(rand.nextDouble() * 10 + 1);
        }
        output.flush();
    }
}

(请注意，在我的测试计算机上，生成随机数并将其写入磁盘仅需3.8秒。)

Answer 1

当您不进行优化而进行构建时，它通常会比Java中的速度慢。但是通过优化(rustc -O或cargo --release)来构建它，它应该非常快。如果它的标准版本仍然以较慢的速度结束，则应该仔细检查该问题，以找出缓慢的原因-也许正在内联一些不应该，不应该或应该进行的优化。没有发生。