Meybiz 7 hours ago

Как порядок свойств убивает JavaScript?

Medium

3 min

Digest

Привет, Хабаровчане! Во второй статье, хочу поделиться наблюдениями из документации V8 и немного нудной информацией для многих :)

Что есть Объект?

Казалось бы, объект в JS — это просто набор ключ-значений. Но для движка V8 это структура с жёсткой схемой: каждый объект имеет Hidden Class ( или Map), который описывает:

Какие свойства есть у объекта;
Их порядок;
Смещения в памяти для быстрого доступа.

Если структура стабильна, JIT компилятор может сделать доступ к свойствам быстрее, чем если бы структура была хаотична.

Как же формируются Map и почему важен порядок?

Допустим у нас есть следующий код:

function createUser() {
  const user = {};
  user.name = "Victor";
  user.age = 30;
  return user;
}

const obj1 = createUser();

Внутри V8 создаётся цепочка Map transitions:

Все объекты, созданные этой функцией, будут иметь одинаковый Map.

А теперь изменим порядок:

function createUser() {
  const user = {};
  user.age = 30; // Поместили свойство age выше
  user.name = "Victor";
  return user;
}

const obj2 = createUser();

Теперь цепочка выглядит так:

Теперь obj1 и obj2 — это разные структуры для V8, что ломает оптимизацию.

Можно протестировать через d8. d8 - shell, позволяющий работать с V8 как с интерпретатором или компилятором JavaScript. Про него написано в документации. Проходим круги ада, собрав его и запускаем для теста нашего кода:

function User1() {
  this.name = "Victor";
  this.age = 30;
}

function User2() {
  this.age = 30;
  this.name = "Victor";
}

const obj1 = new User1();
const obj2 = new User2();

%DebugPrint(obj1);
%DebugPrint(obj2);

В консоли мы наблюдаем следующее:

DebugPrint: 0x7f8a9c1234: [JS_OBJECT_TYPE]
 - map: 0x5e3b7d84f2 <Map(HOLEY_ELEMENTS)> [FastProperties]
 - prototype: 0x7f8a9a77bc
 - properties: 0x3d4f8a1b92
 - elements: 0x6b7d2c9e18
 - name: "Victor"
 - age: 30

DebugPrint: 0x7f8a9c5678: [JS_OBJECT_TYPE]
 - map: 0x4ad2f38c91 <Map(HOLEY_ELEMENTS)> [FastProperties]
 - prototype: 0x7f8a9a77bc
 - properties: 0x5a6c1e8b77
 - elements: 0x1c9e2a3f54
 - age: 30
 - name: "Victor"

Как мы видим map у объектов разные (0x5e3b7d84f2 и 0x4ad2f38c91) и порядок свойств отличается. Это и есть разные Hidden Classes (Map)

Почему это так важно?

V8 использует JIT и Inline Caching. Если функция видит только один Map — то мономофризм IC (когда функция видит только один тип объекта). Если 2–3 — полиморфизм IC ( когда функция встречает два-три разных типа объектов и доступ уже чуть медленнее). Если выше - мега-морфизм IC (когда функция сталкивается со множеством разных типов объектов).

Вот еще Бенчмарк кода:

function makeObjOrdered() {
  return { a: 1, b: 2, c: 3 };
}

function makeObjRandom() {
  const o = {};
  if (Math.random() > 0.5) {
    o.a = 1; o.b = 2; o.c = 3;
  } else {
    o.c = 3; o.a = 1; o.b = 2;
  }
  return o;
}

console.time("ordered");
for (let i = 0; i < 1e7; i++) {
  const o = makeObjOrdered();
  void o.a;
}
console.timeEnd("ordered");

console.time("random");
for (let i = 0; i < 1e7; i++) {
  const o = makeObjRandom();
  void o.a;
}
console.timeEnd("random");

Его можно запустить с помощью Node.js и мы увидим следующее:

ordered: 5.959ms
random: 156.761ms

Неплохая такая разница, правда? Это всё из за мега-морфного доступа IC.

UPD

Как заметили в комментариях коллеги по цеху, моё упущение было, не сказав и не показав тесты на более равных условиях. Поэтому исправляюсь.

При строгом контроле структур объектов и минимальной вариативности разница по времени небольшая (10–15%). Но даже такая разница показывает, что разные Map влияют на производительность. На практиrе с более хаотичными структурами и большим разбросом разница будет гораздо сильнее (как в исходном примере).

function makeObjOrdered() {
    return (Math.random() > 0.5) ? {a: 1, b: 2, c: 3} : {a: 1, b: 2, c: 3}
}

function makeObjRandom() {
    return (Math.random() > 0.5) ? {a: 1, b: 2, c: 3} : {o: 3, a: 1, b: 2}
}

const arr1 = []
console.time("ordered")
for (let i = 0; i < 1e7; i++) {
    const o = makeObjOrdered()
    arr1.push(o.a)
}
console.timeEnd("ordered")
console.log(arr1)
   
const arr2 = []
console.time("random")
for (let i = 0; i < 1e7; i++) {
    const o = makeObjRandom()
    arr2.push(o.a)
}
console.timeEnd("random")
console.log(arr2)

Вывод в консоль:

ordered: 202.108ms
random: 229.607ms

Заключение

Надеюсь вы дочитали до конца эту небольшую и нудную статью. Порядок свойств в объекте — это важный фактор оптимизации в V8. Если структура стабильна, движок использует быстрый monomorphic IC, если нет — то мега-морфный режим. Так что не поскупитесь и нормализуйте данные на бекенде, используйте мидлвары для приведения данных в единую структуру на фронтенде (дабы обезопасить себя), использовать TypeScript,ну и кэшировать объекты, чтобы не создавать новых с разными Maps без необходимости. Буду рад отзывам и комментариям :)

Hubs: