缓存 Array.length 是老生常谈的小优化

问题

缓存 Array.length 是老生常谈的小优化。

// 不缓存
for (var i = 0; i < arr.length; i++) {
...
}

// 缓存
var len = arr.length;
for (var i = 0; i < len; i++) {
...
}

// 或者
for (var i = 0, len = arr.length; i < len; i++) {
...
}

但以前写过 Java 的笔者一直对这种破碎的写法感到不适，也对这种写法的实际优化效果产生疑问。

且推崇这种写法的朋友似乎很多也是“前辈这么说+自己想了一下觉得有道理”。

由于 for 循环搭配 Array.length 是极度常用的 JavasScript 代码，所以还是有必要搞清楚的。

结论

经过一番摸索后笔者得到的结论是：缓存 Array.lengh 对优化的影响没有想象中的大，甚至可能会有所减慢。

理由

从测试结果上看

* 上也有这个讨论，For-loop performance: storing array length in a variable 。

accepted 的答案是说缓存会起到加速的结果，给出了 jsPerf 测试。

但是有答案反对，也给出了 jsPerf 测试。

两个答案的区别在于“循环不变量代码移动（Loop-invariant code motion）”，accepted 答案的测试循环里没有访问到数组，是不实际的，后面会讲到。

从另一篇文章 Shoud I have to cache my array’s length? 的测试结果也可以看出缓存差别不大。

还有这篇 JavaScript's .length Property is a Stored Value

从 V8 的中间代码分析

这篇文章 How the Grinch stole array.length access 从 V8 的 hydrogen 探讨 Array.length 在 for 循环中的处理。

正如上面提到的“循环不变量代码移动”，V8 引擎会聪明的把能确定不变的代码移到循环外。

所以像下面这种代码也不会影响引擎对 Array.length 的优化：

function uncached(arr) {
  for (var i = 0; i < arr.length; i++) {
    arr[i]
  }
}

而当在循环中调用函数时，V8 会尝试将函数进行内联，从而继续进行“循环不变量代码移动”优化。
但当函数不可内联时，V8 就没辙了，每次循环都要重新计算一遍 length

function BLACKHOLE(sum, arr) {
  try { } catch (e) { }
}

function uncached(arr) {
  var sum = 0;
  for (var i = 0; i < arr.length; i++) {
    sum += arr[i];
    if (sum < 0) BLACKHOLE(arr, sum);
  }
  return sum;
}

但这时即便是在循环外缓存了 length 也是没有用的，引擎没法预判数组的变化，当需要访问数组元素时会触发 bounds check ，从而照样要计算一遍 length 。所以缓存 length 是没有用的。

甚至，由于多了一个变量，底层的寄存器分配器每次循环还要多一次恢复这个变量。当然这个只有在大规模的情况下才会看出区别。

结尾

当然这篇文章也有局限性，仅仅讨论了 V8 引擎，也没有讨论访问 length 代价更高的 HTMLCollection 。但这已经足够说明两者差别不大，一般情况下我们不用再局限于缓存的写法，可以放开来按照自己喜欢的方式去写循环了。

【完】

原文：http://div.io/topic/966