Julia性能分析工具有哪些

性能分析工具簡介

學習 Julia 語言的一個主要原因是看中它的高效率，那么我們怎么才能知道自己寫的代碼的性能呢？今天我們來看看關于 Julia 代碼性能分析的一些工具。

# 先看一下 Julia 版本
versioninfo()

Julia Version 1.0.5
  Commit 3af96bcefc (2019-09-09 19:06 UTC)
Platform Info:
  OS: Linux (x86_64-pc-linux-gnu)
  CPU: Intel(R) Core(TM) i7-7800X CPU @ 3.50GHz
  WORD_SIZE: 64
  LIBM: libopenlibm
  LLVM: libLLVM-6.0.0 (ORCJIT, skylake)
Environment:
  JULIA_PARDISO = /home/ubuntu/Pardiso

1定義測試函數(shù)

我們先定義一個函數(shù)，高斯分布的概率密度函數(shù)，用來測試下面的性能分析代碼。

常量

Base.@irrational sqrt2π    2.5066282746310005024 sqrt(big(π) * 2.0)
Base.@irrational invsqrt2π 0.3989422804014326779 inv(big(sqrt2π))

正態(tài)曲線

function norm_pdf(x::Array{Float64,1};μ=0.0,σ=1.0)
    exp.(-(x.-μ).^2/2σ)*invsqrt2π/σ
end

norm_pdf (generic function with 1 method)

x = 10rand(10000).-5
a = norm_pdf(x)
min(a...), max(a...)

(1.4871534608097617e-6, 0.3989417980536153)

2用于性能分析的宏

# `@time` 是查看運行時間的最簡單方法
@time norm_pdf(x);

  0.000411 seconds (17 allocations: 469.406 KiB)

Julia 是 Just-In-Time（JIT）編譯型語言，即每個語句都是使用編譯后的機器代碼運行的。

這意味著，如果測算了首次運行的 Julia 代碼運行時間，其實它包括了編譯此代碼所需的時間（和內存使用情況）。

因此，要查看一段 Julia 代碼的運行時間，應該在使用下面的分析代碼之前至少先運行代碼一次。

# 首次運行代碼時 Julia 會編譯代碼，時間會長一些，因此從第二次開始計時
# 比如第一次運行耗時為
0.034050 seconds (72.64 k allocations: 3.861 MiB)
# 第二次運行耗時為
0.000441 seconds (19 allocations: 469.406 KiB)

# `@timev` 的功能比 @time 增加了內存分配。
@timev norm_pdf(x);

0.000398 seconds (17 allocations: 469.406 KiB)
elapsed time (ns): 398107
bytes allocated:   480672
pool allocs:       11
malloc() calls:    6

# `@elapsed` 直接返回運行時間。
t = @elapsed norm_pdf(x)

0.000442561

# 使用 BenchmarkTools 包顯示更多信息。
using BenchmarkTools
@benchmark norm_pdf(x)

BenchmarkTools.Trial:
  memory estimate:  469.25 KiB
  allocs estimate:  13
  --------------
  minimum time:     117.534 μs (0.00% GC)
  median time:      120.906 μs (0.00% GC)
  mean time:        134.234 μs (9.14% GC)
  maximum time:     40.077 ms (99.66% GC)
  --------------
  samples:          10000
  evals/sample:     1

# @btime 返回最小時間和內存分配。
@btime norm_pdf(x);

  118.484 μs (13 allocations: 469.25 KiB)

# @elapsed 返回最小時間，以秒為單位的。
@belapsed norm_pdf(x)

0.000118526

好了，以后寫代碼時我們會經(jīng)常用到這些工具，比如 BenchmarkTools，時不時查驗一下自己代碼的性能，用于比較或改進。