II. Efektivita programu
– Efektivní programy x čitelné programy
– Výkonnost hardware v současnosti převyšuje požadavky běžného software -> při vývoji SW
je proto potřeba spíše dbát na efektivitu práce (čitelnost programu)
– Tlak na efektivitu u vysoce využívaných webových serveru a webových služeb
– Tlak na efektivitu programu u „malého“ levného hardware (malé jednodeskové PC,
jednočipové mikropočítače)
– Tlak na efektivitu u programu zpracovávajícího v omezeném čase obrovské množství dat
– Znalost procesu kompilace a činnosti přeloženého programu napomáhá používání takových
konstrukcí ve vyšším programovacím jazyce, které po přeložení pracují maximálně efektivně
8. Optimalizace algoritmu
Neefektivní programátorské obraty dokáže vyřešit kompilátor, ale v žádném případě ne všechny,
někdy to při nejlepší snaze nejde.
- vyloučení invariantního výrazu z cyklu (výraz, který při každé iteraci vrací stejný výsledek,
protože nezávisí na proměnné cyklu)
- výpočet v getteru
- opakované výrazy, které by se daly při prvním výskytu uložit do proměnné
- non-tail rekurze převést na tail rekurzi (pokud to lze) (kvalitní kompilátor dokáže před
dalším rekurzivním voláním na konci rekurzivní funkce uvolnit pamět zabranou volající
funkcí, která je tak k dispozici pro volanou funkci)
Další příklady vylepšení:
if (name_en != null && "cz".equals(country.getId()))
nebo
if ("cz".equals(country.getId()) && name_en != null)
(první varianta je výhodnější, protože otestovat pointer na objekt s null je rozhodně rychlejší než
porovnávat dva řetězce, případně dokonce s voláním getteru apod)
9. Mechanismus přístupu k datům
● typy paměti používané programem pro ukládání dat (statická paměť, zásobník, halda)
○ lokální proměnné (zásobník), to samé platí i pro parametry funkcí/metod
adresa vrcholu zásobníku + offset
○ globální proměnné (statická paměť)
adresa ve statické paměti
existují programy pouze s glob. proměnnými (bez lokálních a bez parametrů funkcí)
○ registrové proměnné (procesor)
○ jedno- a vícerozměrné pole
velikost známá při překladu – umístění (zásobník x halda)
adresa pole + index * velikost prvku
adresa pole + index1 * velikost řádku + index2 * velikost prvku
○ speciální třídy (Vector, ArrayList, HashMap, Hashtable, String)
pole polí, hashovací metoda (objekt -> index)
○ struktury, třídy, volání metod, virtuální metody
adresa struktury + offset
○ halda (heap) (spousta různých implementací, většinou pomocí zřetězených seznamů)
■ objekty na haldě jsou referencovány pointery
■ operace alokování prostoru (včetně vyhledání ideálního volného prostoru)
■ operace uvolnění prostoru (včetně scelování)
■ operace „setřepání“ - nelze v každém prog. Jazyce
■ některé jazyky hlídají, jestli je prostor na haldě referencován
■ garbage collector (hledá nereferencované objekty na haldě, případně volá
destruktor)
■ některé jazyky se bez haldy neobejdou (Java): výkonnost
○ typ množina
s výčtem prvků známým při kompilaci
○ dynamická (HashMap)
10. Implementace programových struktur
● mechanismus volání funkce
<dno zásobníku>
...
Lokální proměné volající funkce
Parametry volané funkce
Návratová adresa
Lokální proměnné volané funkce
<vrchol zásobníku>
● parametry funkcí
● rekurzivní funkce
● for-cyklus
for (I = 0; I < 10; I++) {opakovaný kód }
Zkompiluje se jako:
I = 0
začátek cyklu:
if (I >= 10) goto konec cyklu
opakovaný kód
I++
Goto začátek cyklu
Konec cyklu:
● vícenásobné větvení (switch)
● po sobě jdoucí hodnoty: lookup table adres
● jinak lookup table hodnot + adres
● hodnoty nejsou známy při kompilaci: kompiluje se jako posloupnost if
11. Rozdíl v interpretovaných a překládaných jazycích
● překládané jazyky – rychlejší, typová omezení (v dobrém slova smyslu)
● interpretované jazyky – pomalejší (spousta činností, které u kompilovaných vykoná
kompilátor, se provádí až za běhu, často i opakovaně při každém průchodu), typová volnost,
volání funkcí nebo odkaz na proměnnou názvem (reflexe v Javě - proč je tak pomalá?)
● příklady technologií na urychlení interpretovaných nebo částečně kompilovaných
programů:
- JIT (v Javě od 1.3 – cca 6x rychlejší, od 1.4 – cca 12x rychlejší, v .NET od
počátku): překlad (v tomto případě z instrukcí virtuálního stroje do instrukcí skutečného
procesoru) v okamžiku spuštění - není prostor na optimalizace, provádí se při každém
spuštění
- AOT: překlad kdykoli předem - provádí se pouze 1x, je prostor na optimalizace
- Bean třídy v Java EE (problém značné režie související s vytvářením a zanikáním
instancí objektů)