Kotlin/NativeのiOSにおけるオーバーヘッド

マイクロベンチマークを用いてKotlin/NativeのiOSにおけるオーバーヘッドを測定していきます。
（指摘があったので注釈）
測定はデバッグビルドで行いました。スプレッドシートにはリリースビルドでの結果も後日反映いたします。

Transcript

1. Kotlin/Nativeの
   iOSにおけるオーバーヘッド
   エムスリー株式会社 星川貴樹
   @どこでもKotlin #7
   

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2. Profile
   - 星川貴樹 (@oboenikui)
   - エムスリー株式会社所属 (2017〜)
   - Androidエンジニア
   - この勉強会の運営やってます
   

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3. Contents
   - マイクロベンチマークの実行結果とその考察
   - 相互運用におけるオーバーヘッド
   - ツール紹介
   - まとめ
   

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4. ベンチマーク
   

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5. マイクロベンチマークについて
   - Swift, Kotlin/Nativeで同等の処理を書き、iOS端末 (第5世代
   iPad)上で実行
   - ベンチマークの測定側のコードも各言語で実装
   - ベンチマークに用いるコードは、以下の記事のものを一部
   Kotlin/Native用に改変したものを使用
   Kotlin's hidden costs - Benchmarks
   - SingleShotTime (一定回数回すのにかかる時間) で測定
   https://github.com/oboenikui/kotlin-ios-benchmarks
   

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6. お詫び
   - Xcodeを昨日アップデートしたら (?) ベンチマークプロジェクトの
   ビルドが通らなくなったので確認中です
   - Xcodeに精通しているiOSエンジニアの方いらっしゃったら懇親会で
   こっそり話しかけてください
   

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7. 諸注意
   - ベンチマーク結果は2019/03/27現在の最新バージョンによるもの
   - 今後最適化が進み速くなる可能性は十分あります
   - マイクロベンチマークの結果は鵜呑みにしすぎないで
   - for文など、ボトルネックとなる部分が別に存在する可能性も
   - 特徴的な結果のみピックアップ
   - 全ての結果はこちらに
   

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8. ラムダ式 (クロージャ) の比較
   inlineの有無についても比較
   // no inline
   fun transaction(db: DB, body: ((DB) -> Int)): Int {
   db.beginTransaction()
   return try {
   val result = body(db)
   db.setTransactionSuccessful()
   result
   } finally {
   db.endTransaction()
   }
   }
   Kotlinコード Swiftコード
   

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9. ラムダ式 (クロージャ) の比較
   inlineの有無についても比較
   // inline
   inline fun inlineTransaction(db: DB, body: ((DB) -> Int)): Int {
   db.beginTransaction()
   return try {
   val result = body(db)
   db.setTransactionSuccessful()
   result
   } finally {
   db.endTransaction()
   }
   }
   Kotlinコード Swiftコード
   

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10. ラムダ式 (クロージャ) の比較結果
    - Kotlin/Nativeのラムダ式は現状遅い
    - inline化できる場合はSwiftと謙遜ない
    - （同様にローカル関数も遅い）
    no inline (ops/ms) inline (ops/ms)
    Swift 14,517 18,912
    Kotlin 3,005 16,985
    

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11. in (contains) の比較
    IntおよびStringのRange内存在判定を比較
    // 1..10 (local)
    fun isInOneToTenWithLocalRange(i: Int) = i in 1..10
    // 1..10 (indirect)
    private val myRange get() = 1..10
    fun isInOneToTenWithIndirectRange(i: Int) = i in myRange
    

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12. in (contains) の比較
    IntおよびStringのRange内存在判定を比較
    // Alfred..Alicia (local)
    fun isBetweenNamesWithLocalRange(name: String) = name in "Alfred".."Alicia"
    // Alfred..Alicia (constant)
    private val NAMES = "Alfred".."Alicia"
    fun isBetweenNamesWithLocalRange(name: String) = name in NAMES
    

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13. in (contains) の比較結果
    - Kotlinは大体が遅い（おそらく最適化されていない）
    - containsを使う場合は定数化することが望ましそう
    1..10
    (local) (indirect)
    Alfred..Alicia
    (local) (constant)
    Swift 33,291 32,639 2,570 24,078
    Kotlin 3,728 3,213 3,034 6,655
    

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14. forEachの比較
    RangeのforEachをforEachメソッド、for文で比較
    // method
    (1..10).forEach {
    blackHole.consume(it)
    }
    

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15. forEachの比較
    RangeのforEachをforEachメソッド、for文で比較
    // loop
    for (it in 1..10) {
    blackHole.consume(it)
    }
    

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16. forEachの比較
    RangeのforEachをforEachメソッド、for文で比較
    // loop w/ step
    for (it in 1..10 step 1) {
    blackHole.consume(it)
    }
    

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17. forEachの比較結果
    - Kotlinの方が圧倒的に速い！？？
    - BlackHoleの実装で差が出た？ → 後述
    method loop loop w/ step
    Swift 198 1,660 416
    Kotlin 474 3,405 3,441
    

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18. ツール紹介
    

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19. AppCode (EAP)
    - 言わずと知れたSwift, Objective-Cを快適に書けるIDE
    - Kotlin/NativeプラグインもEAP版に提供中
    - MPPを簡単に始められる！
    - stdlibのメソッドとかエラーになるのですが、そうならないノウハ
    ウをお持ちの方懇親会で教えてください！
    

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20. Hopper Disassembler
    - Intel, ARM, PowerPC向けバイナリの逆アセンブルツール
    - 個人ライセンスは ¥11,272 (時価)、無償トライアル版あり
    - アイコンがXcodeっぽいけど多分無関係
    - C-likeな擬似コードに逆コンパイルする機能があるので、自分のよ
    うなアセンブリ読みたくないマンにも優しい
    - Kotlin/Native関連のバグ調査に使えそう
    

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21. Hopper Disassembler
    Control Flow Graph
    (tutorialより引用)
    

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22. Hopper Disassembler
    Pseudo-Code
    (tutorialより引用)
    

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23. 相互運用のオーバーヘッド
    

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24. SwiftからKotlinを呼ぶコード
    

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25. SwiftからKotlinを呼ぶコード
    本来ここでコードとベンチマークを貼る予定だったのですが、Xcode
    アップデートでビルド & 実行ができなくなってしまいました
    とにかく何が言いたかったかと言うと……
    

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26. SwiftからKotlinを呼ぶコード
    遅い！！！！
    ！！！！！！！！
    （Swiftのクラス初期化が4,000 ops/msに対して
    Kotlinのクラスは1,400 ops/msくらいだった気がする）
    

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27. SwiftからKotlinを呼ぶコードを調べてみる
    アセンブリアレルギーでもHopperを使って簡単に辿れることを実演しま
    す
    

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28. まとめ
    - Kotlin/Native内で完結する処理は割と高速に動く
    - 現状速度を気にする場合は相互運用のコードに注意が必要
    - Hopper便利
    

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