8.2.2. Использование профилировщика Venkman

Глава 8. Производительность приложения 311

Рис. 8.2. Пример программы из главы 4, оснащенный профилировщиком на языке JavaScript Профилировщик генерирует отчет на основе данных, собранных

в контрольных точках. В качестве контрольных точек мы выбрали событие

w i n d o w , o n l o a d , представление в поле малого размера текущей позиции курсора

и вывод координат курсора в строке состояния Значение c o u n t указывает на то, какое количество записей было произведено для каждого фрагмента кода, a t o t a l — суммарное время, затраченное на выполнение данного фрагмента

вом режиме. Возможности отладчика Venkman мы обсудим в приложении

А.Сейчас речь пойдет об инструменте, который не так широко известен, —

опрофилировщике кода.

Для того чтобы проверить код с помощью профилировщика Venkman, надо открыть интересующий документ и выбрать отладчик из меню Tools браузера. (Конечно, это возможно только в том случае, если расширение Venkman уже установлено. Инструкции по установке вы найдете в приложении А.) На панели инструментов отладчика находится пиктограмма с изображением часов и меткой Profile (рис. 8.3). После щелчка на кнопке к ней будет добавлена метка зеленого цвета.

С этого момента профилировщик Venkman тщательно отслеживает все действия, которые выполняются под управлением интерпретатора JavaScript. Перемещайте в течение нескольких секунд курсор мыши по полю, а затем снова щелкните на кнопке Profile панели инструментов отладчика, чтобы остановить процесс профилирования. В меню Window отладчика выберите пункт Profile=>Save Profile Data As. Профилировщик позволяет сохранить данные в различных форматах, в том числе CSV (для электронных таблиц), HTML (для генерации отчетов) и XML.

К сожалению, профилировщик Venkman генерирует слишком большой объем данных, в начале которых перечисляет URL chrome://. Это внутренние компоненты браузера, реализованные на JavaScript; нас они не интересуют. Помимо методов, код которых находится в составе HTML-доку мента, в регистрируемых данных находят отражение также функции каждой из используемых библиотек JavaScript, в том числе профилировщик stopwatch.js> описанный в предыдущем разделе. На рис. 8.4 показан раздел HTML-отчета, соответствующий главной HTML-странице.

312 Часть III Создание профессиональных Ajax-приложений

Рис 8.3. Отладчик Venkman для браузера Mozilla с активизированной кнопкой

P r o f i l e Метка на кнопке означает, что система осуществляет сбор данных о времени, затраченном на выполнение всех загруженных сценариев (информация о них отображается на левой верхней панели)

Рис. 8.4. Фрагмент отчета, сгенерированный профилировщиком Venkman В отчете отображаются число вызовов, общее, минимальное, максимальное и среднее время для каждого метода обрабатывающего в нашем примере действия с мышью

Данные, сгенерированные с помощью Venkman, хорошо согласуются с результатами, полученными с помощью объекта-секундомера, а именно: запись

встроку состояния занимает приблизительно в три раза меньше времени, чем отображение точки, представляющей текущее положение курсора.

Venkman — полезный инструмент профилирования, не требующий модификации кода программы Если вам необходимо выполнить профилирование

внескольких браузерах, вам поможет библиотека-секундомер. В следующем разделе мы рассмотрим несколько примеров реструктуризации кода, направленной на ускорение его работы. Для проверки результатов будет использована библиотека-секундомер.

Глава 8 Производительность приложения 313

8.2.3. Оптимизация скорости выполнения Ajax-приложения

Оптимизация кода — это нечто, наверняка имеющее отношение к черной ма- ГйИ. Составление JavaScript-программ для Web-браузеров часто выполняется методом проб и ошибокНа основании таких предпосылок трудно вывести ясные правила оптимизации Ajax-кода. Оптимизация давно стала объектом 0Г>ток, многие из которых небезосновательны. И все же, используя библиотеку профилирования, знакомую вам из раздела 8.2.1, постараемся получить положительные результаты. В этом разделе мы рассмотрим три стратегии, направленные на повышение скорости выполнения программы, и применим их на практике.

Оптимизация цикла for

Первый из рассмотренных нами примеров демонстрирует ошибку, которую часто допускают программисты, и способы ее устранения. Она встречается не только в JavaScript-программах, и в данном случае нас интересует лишь код Ajax-приложения. В нашем примере выполняются длинные и бессмысленные вычисления. Они нужны нам для того, чтобы показать, сколько времени можно сэкономить, используя правильный подход. В данном случае мы будем вычислять последовательность чисел Фибоначчи, в которой каждое следующее число представляет собой сумму двух предыдущих. Приняв в качестве исходных данных две единицы, мы получим следующий набор чисел:

1, 1, 2, 3, 5, 8, . . .

Программа на языке JavaScript, вычисляющая такую последовательность чисел, выглядит следующим образом:

function fibonacci(count){ var a=l;

var b=l;

for (var i=0; Kcount; i++) { var total=a+b;

a=b;

b=total;

)

return b;

}

Последовательность чисел Фибоначчи нужна нам лишь потому, что для ее вычисления требуется достаточно длительное время. Предположим теперь, что нас интересует сумма всех положительных целых чисел, не превышающих n-е число Фибоначчи. Код для вычисления этой суммы может иметь такой вид:

var total=0;

for (var i=0;i<fibonacci(count);i++){ total+=i;

}

Результаты вычислений не имеют практического значения, но сама программа иллюстрирует проблему, которая часто возникает на практике, — попытку вычислить на каждой итерации некоторую величину. Приведенный

314 Часть III. Создание профессиональных Ajax-приложений

код работает неэффективно. Причина в том, что на каждом шаге цикла вызывается функция f ibonacci (count), несмотря на то, что результат ее выполнения остается постоянным. Правила записи цикла for таковы, что в некоторых случаях подобная ошибка может остаться незамеченной. Код надо переписать так, чтобы функция f ibonacci () вызывалась только один раз.

var total=0;

var loopCounter=fibonacci(count) ; for (var i=0;i<

loopCounter

;i++){

total+=i;

}

Итак, мы оптимизировали код. Но насколько? Если оптимизации подлежит большой объем кода, необходимо знать, оправданы ли затраченные на нее усилия. Для того чтобы ответить на этот вопрос, мы поместим оба варианта кода в состав Web-страницы и туда же включим библиотеку-секундомер, позволяющую выполнить профилирование каждой функции. Код страницы показан в листинге 8.5.

Листинг 8.5. Профилирование цикла for

<html>

<head>

<link rel=lstylesheet' type='text/ess' href='mousemat.css' /> <link rel='stylesheet' type='text/ess' href='objviewer.ess' /> <script type=' text/ javascript1 src=1x/x__core. js'x/script> <script type='text/javascript' src='extras-array.js'X/script> <script type='text/javascript1 src='styling.js'x/script> <script type='text/javascript' src='objviewer.js'X/script> <script type='text/javascript' src='stopwatch.js'X/script> <script type='text/javascript' src='eventRouter.j s'X/script> <script type='text/javascript'>

function slowLoop(count){

var watch=stopwatch.getWatch("slow loop",true); var total=0;

// Вызов функции на каждом шаге цикла for (var i=0;i<fibonacci(count);i++){

total+=i;

}

watch.stop();

alert(total);

}

function fastLoop(count){

var watch=stopwatch.getWatch("fast loop",true); var total=0;

// Граничное значение вычисляется один раз var loopCounter=fibonacci(count);

for (var i=0;i<loopCounter;i++){ total+=i;

}

watch.stop();

alert(total);

}

// Вычисление чисел Фибоначчи

Функции slowLoopO и fastLoopt) представляют два варианта алгоритма. Обращение к ним осуществляется из тела функции до (). На странице присутствуют гипертекстовые ссылки, позволяющие обращаться к каждому варианту цикла. Порядковый номер числа Фибоначчи задается с помощью поля редактирования, содержащегося в HTML-форме. Для того чтобы время вычислений находилось в разумных пределах, мы выбираем порядковый номер, равный 25. Третья гипертекстовая ссылка воспроизводит отчет о профилировании. Пример результатов проверки приведен в табл. 8.1.

316 Часть Ш. Создание профессиональных А/ах-приложений

Таким образом, мы видим, что вынесение длительных вычислений за пределы цикла for дало существенные результаты. Однако это не обязательно справедливо для каждой программы. Чтобы представлять себе реальные результаты выполненной работы, надо осуществить профилирование.

Следующий пример типичен для Ajax. В нем мы рассмотрим создание узла DOM.

Присоединение узлов DONI к документу

Для того чтобы отобразить данные в окне браузера, мы обычно создаем узлы DOM, а затем присоединяем их к дереву документа: либо к document.body, либо к другому узлу. Как только узел DOM становится частью документа, он воспроизводится. Таков порядок включения новых элементов, и изменить его невозможно.

Для отображения документа в окне браузера необходимо определить параметры, определяющие расположение элементов; а это часто предполагает большой объем вычислений. Если мы собираем сложный пользовательский интерфейс, имеет смысл создать сначала все узлы, соединить их друг с другом, а лишь потом включить всю полученную структуру в документ. В этом случае компоновка элементов на странице осуществляется лишь один раз. Рассмотрим простой пример создания элемента-контейнера, в который мы включаем большое количество узлов DOM. Говоря о примере, мы первым упомянули узел контейнера, логично будет, если именно его мы и создадим в первую очередь. Необходимый для этого код приведен ниже.

var container=document.createElement("div"); container.className='mousemat';

var outermost=document .getEleinentById( 'top') ; outermost.appendChildfcontainer);

for(var i=0;i<count;i++){

var node=dbcument.createElement('div1 ) ; node.className='cursor' ;

node.style.position='absolute'; node.style.left=(4+parselnt(Math.random{)M92))+"px";

node.style.top=(4+parselnt(Math.random()M92)H"px";

container.appendChild(node);

Здесь outermost — существующий элемент DOM, к которому мы присоединяем наш контейнер, который, в свою очередь, включает несколько узлов DOM. Поскольку мы сначала включили в документ контейнер, а затем стали заполнять его, наш документ подвергся модификации count+1 раз. Незначительно преобразовав код, мы изменим ситуацию.

var container=document.createElement("div") ; container. classUame=lmouseniatl ;

var outermost=document.getElementByldf'top') ; for(var i=0;i<count;i++){

var node=document.createElement('div') ; node.className='cursor' ; node.style.position^'absolute'; node.style.left={4+parselnt(Math.random()*492)>+"px";

node.style.top=(4+parseInt(Math.random()*492))+"px";

c o n t a i n e r . a p p e n d C h i l d ( n o d e ) ;

)

o u t e r m o s t . a p p e n d C h i l d ( c o n t a i n e r ) ;

По сути, мы изменили положение только одной строки, но теперь существующий документ модифицируется лишь один раз. В листинге 8.6 показан код страницы, на которой с помощью библиотеки-секундомера сравниваются два варианта действий по включению контейнера.

Листинг 8.6. Профилирование процедуры включения элемента DOM

<html>

<head>

<link rel='stylesheet1 type='text/ess' href='mouseroat.ess1 /> <link rel='stylesheet' type='text/ess1 hre£='objviewer.ess1 />

<script type='text/javascript' src='x/x_core.js'x/script> <script type='text/javascript' src='extras-array. js'></script> <script type=1text/javascript' src='styling.js'X/script> <script type='text/javascript' src='objviewer.js'x/script> <script type='text/javascript1 src='stopwatch.js'x/script> <script type='text/javascript1 src='eventRouter. js'X/script> <script type=1text/javascript'>

var cursor=null;

function slowNodes(count){

var watch=stopwatch.getWatch("slow nodes",true); var container=document.createElement("div"); container,className='mousemat' ;

var outermost=document.getElementByldt'top'); // Присоединение пустого контейнера outermost.appendChild(container);

for(var i=0;i<count;i++)I

var node=document.createElement('div1) ; node.className='cursor'; node.style.position='absolute1 ; node.style.left=(4+parselnt{Math.random()*492))+"px"; node.style.top=(4+parseIntiMath.randomO*'i92n+"px"; container.appendChild(node);

}

watch.stop();

}

function fastNodes(count){

var watch=stop-watch.getViatch("fast nodes", true); var container=document.createElement("div"); container.className='mousemat' ;

var outermost=document.getElementById('top' ) ; for(var i=0;i<count;i++){

var node-document.createElement['div') ; node.className='cursor' ; node.style,position='absolute';

node. style. left=H+parse!nt (Matti, random() *492)) +"px" ; node.style.top=(4+parselnt(Math.random()*492))+"px";

1 container.appendChild(node);

// Присоединение контейнера, заполненного компонентами outermost.appendChild(container);

watch.stop();

Глава 8. Производительность приложения 319

Минимизация "числа точек"

3 JavaScript, как и во многих других языках, можно обращаться к переменным, используя сложную иерархию объектов. При этом родительский объект отделяется от дочернего точкой. Например:

myGrandFather.clock.hands.minute

Это выражение представляет собой ссылку на минутную стрелку дедушкиных часов. Предположим, что мы хотим иметь ссылки на все три стрелки. Для этого нам надо написать следующие выражения:

var hourHand=myGrandFather.clock.hands.hour;

var minuteHand=myGrandFather.clock.hands.minute; var secondHand=myGrandFather.clock.hands.second;

Каждый раз, когда интерпретатор встречает имя, следующее после точки, он обращается к дочернему объекту. В предыдущем примере интерпретатору пришлось выполнить поиск дочернего объекта девять раз, причем некоторые из операций поиска дублировали друг друга. Перепишем пример следующим образом:

var hands=myGrandFather.clock.hands; var hourHand=hands.hour;

var minuteHand=hands.minute; var secondHand=hands.second;

Теперь поиск дочернего объекта осуществляется всего пять раз, а интерпретатор избавлен от лишней работы. В компилируемых языках, например в Java или С#, компилятор выполняет оптимизацию автоматически. Нам неизвестно, существует ли версия JavaScriptинтерпретатор а, реализующая подобную возможность, и, если есть, в каком браузере она используется, поэтому позаботимся об оптимизации сами. Воспользуемся для этой цели библиотекойсеку ндомер ом.

Рассмотрим в качестве примера программу, которая вычисляет силу гравитационного взаимодействия двух тел, например Земли и Луны. С каждым телом связаны некоторые физические свойства, например, масса, положение, скорость и ускорение. Эти параметры используются при вычислении гравитационного взаимодействия. Поскольку мы обсуждаем обращение к объектам посредством имен, разделенных точками, оформим свойства в виде графа.

var earth={ physics:{ mass:10,

pos:{ x:250,y:250 }, vel:{ x:0, y:0 }, ace:I x:0, y:0 }

}

};

Объект верхнего уровня, physics, здесь лишний; мы включили его лишь Для увеличения количества точек при обращении к свойству.

Выполнение приложения происходит в два этапа. Сначала вычисляется состояние в фиксированные моменты времени — расстояние, сила притяжения, ускорение и другие характеристики, о которых многие из нас не вспо-

<script type='text/javascript1 src='x/x_core.js'x/script> <script type='text/javascript' src='extras-array.j s'></script> <script type='text/javascript1 src^'styling.js'X/script> <script type=t text /javascript' src='objviewer. js'></scro_pt> <script type='text/javascript1 src='stopwatch.js'X/script> <script type='text/javascript' src^'eventRouter.js'X/script> <script type='text/javascript'>

// Инициализация данных о планетах var moon={

physics:{

mass:1,

pos:{ x:120,y:80 }, vel:[ x:-24, y:420 },

ace:{ x:0, у:О }

1

};

var earth={ physics:{ mags:10,

pos:{ x:250,y:250 }, vel:{ x:Q, y:0 },

ace:{ x:0, у:О }

1

};

var gravF=100000;

function showOrbit(count,isFast){

//О Выбор типа вычислений var data=(isFast) ?

fastData(count) : slowData(count);

var watch=stopwatch.getWatch("render",true);

//© Отображение орбиты

var canvas=document.getElementBy!d('canvas' ) ; var dx=data.max.x-data.min.x;

var dy=data.max.y-data.min.y; var sx=(dx==0) ? 1 : 500/dx; var sy=(dy==0) ? 1 : 500/dy; var offx=data.min.x*sx;

var offy=data.min.y*sy;

for (var i=0;i<data-path.length;i+=10){ var datum=data.path[i];

var dpm=datum.moon; var dpe=datum.earth;

var moonDiv=document.createElement("div"); moonDiv.className='cursor1; raoonDiv.style.position='absolute' ; moonDiv.style.left=parselnt((dpm.x*sx)-offx)+"px"; moonDiv.style.top=parselnt((dpm.x*sx)-offy)+"px" ; canvas.appendChiId(moonDiv);

var earthDiv=document.createElement("div"); earthDiv.className='cursor' ; earthDiv.style.position='absolute' ; earthDiv.style.left=parselnt((dpe,x*sx)-offx)+"px"; earthDiv.style.top=parselnt((dpe.x*sx)-offy)+"px";

canvas.appendChiId(earthDiv);

}

Часть III. Создание профессиональных Ajax-приложений

watch.stop();

}

//© Использование максимального количества операций

//поиска дочерних объектов

function slowData(count){

var watch=stopwatch.getWatch("slow orbit",true); var data={

min:{x:0,y:0},

max:{x:0,y:0},

path:П

};

}

watch.stop(); return data;

}

//О Использование минимального количества операций

//поиска дочерних объектов

function fastData(count){

var watch=stopwatch.getWatch{"fast orbit",true); var data={

min:{x:0,у:0},

max:{x:0,y:0},

path:[]

};

}

watch.stop{); return data;

}

function go{isFast){

var count=parselnt(document.getElementBy!d{"count").value); if (count==NaN){

alert("please enter a valid number"); }else{

showOrbit(count,isFast);

}

}

</script>

</head>

<body>

<div>

<a href=ljavascript:stopwatch.report("profiler")'>profile</a>  <input id='count1 value='640'/> 

<a href='javascript:go(true)'>fast loop</a>  <a href=ljavascript:go(false)'>slow loop</a> </div>

<div id='top'>

<div class='mouseraat' id='canvas'> </div>

<div class='profiler ob^ViewBorder' id='profiler'X/div> </div>

</body>

</html>

Глава 8. Производительность приложения 323 •Таблица 8.3. Профилирование результатов для различных вариантов обращения

Структура страницы уже знакома вам. Функции slowData() © и fastData() О содержат два варианта кода, реализующего этап вычислений. Они используются на первом этапе вычислений при генерации структуры данных О. Мы не приводим здесь полный код вычислений так как его запись заняла бы много места. Различие между вариантами алгоритма ясны из приведенных выше фрагментов; кроме того, вы можете скопировать полный код примера. С каждой функцией, выполняющей вычисления, связан объект stopwatch, выполняющий ее профилирование. Обращение к функциям осуществляется в теле showOrbit (). На основании вычисленных данных эта функция отображает траектории ©. Ее профилирование осуществляется с помощью третьего секундомера.

Элементы интерфейса в данном случае те же, что и в предыдущих двух примерах. Посредством гипертекстовых ссылок вызывается "быстрый" и "медленный" варианты вычислений, а параметр вводится посредством поля редактирования. В данном случае параметром является число точек, для которых выполняется имитация. При активизации третьей ссылки отображаются результаты профилирования. В табл. 8.3 отображены данные, полученные для 640 точек.

И снова мы видим, что в результате оптимизации достигнуто значительное увеличение скорости — сэкономлено более трети времени, требовавшегося ранее для вычислений. Мы можем сделать вывод, что первоначальная догадка о том, что количество точек в сложных именах влияет на скорость вычислений, верна.

Но если мы рассмотрим все этапы работы, то увидим, что оптимизированная программа выполняется за 760 миллисекунд, а неоптимизированная — за 792 миллисекунды, т.е. выигрыш в результате оптимизации ближе к 5, чем к 40%. В данном случае узким местом приложения является не функция, выполняющая вычисления, а подсистема отображения. Таким образом, сосредоточив внимание на оптимизации процесса вычислений, мы приняли неправильное решение.

Этот пример демонстрирует еще один важный аспект профилирования. Одно дело — знать, что некоторый фрагмент кода можно оптимизировать, и совсем другое — представлять себе результаты, которые можно получить от оптимизации. Мы видим, что операции со структурой DOM занимают приблизительно в восемь раз больше времени, чем подготовка данных, но это справедливо лишь для данного конкретного примера. Возможно, что в других