高性能JavaScript循环语句和条件语句

2019-11-20 10:45:34

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供稿：网友

一、循环语句
众所周知，常用的循环语句有for、while、do-while以及for-in，forEach。除了for-in和forEach性能略低外，平时我们对前三者的选择更多的是基于需求而非性能考虑，今天我们就对它们各自的性能做个测试，告诉我们最极端的情况下还能做哪些优化。

首先我们来谈谈为何for-in和forEach会比其他的慢。for-in一般是用在对象属性名的遍历上的，由于每次迭代操作会同时搜索实例本身的属性以及原型链上的属性，所以效率肯定低下；而forEach是基于函数的迭代（需要特别注意的是所有版本的ie都不支持，如果需要可以用JQuery等库），对每个数组项调用外部方法所带来的开销是速度慢的主要原因。

接着我们看看每次迭代中for、while以及do-while都做了什么。

var length = items.length;for(var i = 0; i < length; i++) process(items[i]);var j = 0;while(j < length)  process(items[j++]);var k = 0;do { process(items[k++]);} while(k < length);

上面的每个循环中，每次运行循环体时都会产生这样的操作：

一次控制条件中的数值大小比较（i < length）
一次控制条件结果是否为true的比较（i < length === true）
一次自增操作（i++）
一次数组查找（items[i]）
一次函数调用process(items[i])

我们可以通过颠倒数组的顺序来提高循环性能：

for(var i = items.length; i--; ) process(items[i]);var j = items.length;while(j--)  process(items[j]);var k = items.length - 1;do { process(items[k]);} while(k--);

本例中使用了倒序循环，并把减法操作整合在循环条件中。现在每个控制条件只是简单地与0比较。控制条件与true值比较，任何非零数会自动转换为true，而零值等同于false。实际上，控制条件从两个比较（迭代数少于总数吗？它是true吗？）减少到一次比较（它是true吗？）。每次迭代从两次比较减少到一次，进一步提高了循环速度。

性能测试：

那么事实真的如此吗？真金不怕浏览器验。测试代码很简单，针对不同的8种情况封装了8个函数（不加定时器firefox下无法打印profiles信息，原因不明）：

// init arrayvar a = [];var length = 10;for(var i = 0; i < length; i++) a[i] = 1;function for_in() { var sum = 0; for(var i in a)   sum += a[i];}function for_each() { var sum = 0; a.forEach(function(value, index, array) {  sum += value; });}function for_normal() { var sum = 0; for(var i = 0; i < length; i++)  sum += a[i];}function for_reverse() { var sum = 0; for(var i = length; i--; )  sum += a[i];}function while_normal() { var sum = 0; var i = 0; while(i < length)   sum += a[i++];}function while_reverse() { var sum = 0; var i = length; while(i--)   sum += a[i];}function do_while_normal() { var sum = 0; var i = 0; do {  sum += a[i++]; } while(i < length);}function do_while_reverse() { var sum = 0; var i = length - 1; do {  sum += a[i]; } while(i--);}setTimeout(function() { console.profile(); for_in(); for_each(); for_normal();　　 for_reverse(); while_normal(); while_reverse(); do_while_normal(); do_while_reverse(); console.profileEnd();}, 1000);

当数组长度为100时，我们发现firefox下的结果确实和预料的相似：for-each和for-in效率低下，倒序比正序效率略微提升。（chrome下的profiles由于时间太短不显示）

当数据量达到100w时，firefox和chrome下的结果都如人所愿，但是也略微有所不同。ff下的for-in表现地比for-each好，而chrome下for-in表现糟糕，直接提出了警告。而倒序迭代虽然性能略微有所提升，但是提升的不是很多，且降低了代码阅读性。

小结：

倒序迭代确实能略微提升代码性能，但是牺牲了代码可读性，除非追求极端性能优化情况下不然没必要用
遍历数组能用普通的循环就不要用for-in和for-each

二、条件语句
常见的条件语句有if-else和switch-case，那么什么时候用if-else，什么时候用switch-case语句呢？

我们先来看个简单的if-else语句的代码：

if (value == 0){  return result0;} else if (value == 1){  return result1;} else if (value == 2){  return result2;} else if (value == 3){  return result3;} else if (value == 4){  return result4;} else if (value == 5){  return result5;} else if (value == 6){  return result6;} else if (value == 7){  return result7;} else if (value == 8){  return result8;} else if (value == 9){  return result9;} else {  return result10;}

最坏的情况下（value=10）我们可能要做10次判断才能返回正确的结果，那么我们怎么优化这段代码呢？一个显而易见的优化策略是将最可能的取值提前判断，比如value最可能等于5或者10，那么将这两条判断提前。但是通常情况下我们并不知道（最可能的选择），这时我们可以采取二叉树查找策略进行性能优化。

if (value < 6){  if (value < 3){    if (value == 0){      return result0;    } else if (value == 1){      return result1;    } else {      return result2;    }  } else {    if (value == 3){      return result3;    } else if (value == 4){      return result4;    } else {      return result5;    }  }} else {  if (value < 8){    if (value == 6){      return result6;    } else {      return result7;    }  } else {    if (value == 8){      return result8;    } else if (value == 9){      return result9;    } else {      return result10;    }  }}

这样优化后我们最多进行4次判断即可，大大提高了代码的性能。这样的优化思想有点类似二分查找，和二分查找相似的是，只有value值是连续的数字时才能进行这样的优化。但是代码这样写的话不利于维护，如果要增加一个条件，或者多个条件，就要重写很多代码，这时switch-case语句就有了用武之地。

将以上代码用switch-case语句重写：

switch(value){  case 0:    return result0;  case 1:    return result1;  case 2:    return result2;  case 3:    return result3;  case 4:    return result4;  case 5:    return result5;  case 6:    return result6;  case 7:    return result7;  case 8:    return result8;  case 9:    return result9;  default:    return result10;}

swtich-case语句让代码显得可读性更强，而且swtich-case语句还有一个好处是如果多个value值返回同一个结果，就不用重写return那部分的代码。一般来说，当case数达到一定数量时，swtich-case语句的效率是比if-else高的，因为switch-case采用了branch table（分支表）索引来进行优化，当然各浏览器的优化程度也不一样。

除了if-else和swtich-case外，我们还可以采用查找表。

var results = [result0, result1, result2, result3, result4, result5, result6, result7, result8, result9, result10];//return the correct resultreturn results[value];

当数据量很大的时候，查找表的效率通常要比if-else语句和swtich-case语句高，查找表能用数字和字符串作为索引，而如果是字符串的情况下，最好用对象来代替数组。当然查找表的使用是有局限性的，每个case对应的结果只能是一个取值而不能是一系列的操作。

小结：