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一次失败的缓存试验和对Java序列化的认知

一次失败的缓存试验和对Java序列化的认知

作者: JianlingZhou | 来源:发表于2018-05-14 18:04 被阅读41次

    背景

    仍然是树重建实验,从点云里构建邻接图是一个时间开销比较大的步骤,对于几千个数据点而言,一个O(N^2)的建图过程大概会花几秒左右,建图属于下图中的 Initial Skeleton 步骤,然而我每次改动的代码都在 Refinement 步骤里,也就是说,每次我点击 Run 按钮时,都要重复生成一模一样的邻居图

    时间开销表

    如果把生成的中间数据都缓存起来,重新Run 时直接读取缓存,这样就可以节省掉等待的时间了。

    一开始的做法

    我写了一个接口,用来表示缓存数据的容器。

    import java.io.Serializable;
    
    /**
     * T 类型的数据用于缓存!
     * @param <T>
     */
    public interface CachedData<T extends Serializable> {
    
        T getData();
    
        void setData(T s);
    
        Class<T> getContentType();
    
        boolean checkData();
    }
    

    我在实验代码使用 Spring IOC 容器来管理 Java Bean,每个实现了CachedData 接口的类会被我标注为组件(@Component),写 getData(),setData() 方法是为了在序列化和反序列化中读取和注入数据。

    声明 getContentType() 是为了处理 Java 假泛型的问题,因为我需要在反序列化之后做类型检查,不能因为缓存读取错误就让程序挂掉,但是这里的类型是T,泛型类型只能在编译时获取,无法在运行时获取,我就写这么一个方法在具体实现类里面给出 T 的类型信息。

    读 cache 的做法如下:

    CachedData data = xxxx;
    FileInputStream stream = new FileInputStream("xxxx.cache");
    ObjectInputStream objStream = new ObjectInputStream(stream);
    Serializable obj = (Serializable) objStream.readObject();
    if (data.getContentType().isInstance(obj) {
        data.setData(obj);
    }
    

    然后我就很欢喜地拿图1里面的第二条数据进行测试,结果让我大跌眼镜,直接从 cache 文件里读邻接图居然比在内存里计算要慢

    后来就查了一下Java序列化相关的 东西, Java 序列化虽然会把二进制数据写入文件,但是除了字段的值外,还会写入其他的信息比如类信息(class),如果class引用了其他的class,就会存下这些数据。实际上Java的序列化和反序列化本身并不是很高效的操作。

    如果使用JSON进行序列化呢?有空我要尝试一下,据说比Serializable还要快一些。

    其他的尝试(20180515)

    搜索了一下 Java 的高效序列化库,看到了 kryo,Github上最新的版本是 4.0.2。这里把 Kryo 4.0.2,GSON 2.8.0,Oracle Java 8 Serializable 三者进行了对比,用比较学术的三线表展示一下对比结果:

    几种序列化结果的对比

    第一列,操作说明:

    • Load Data 是我的实验代码中从类 ply 格式的点云文件中读取三维数据点操作。输出 List<Point3d> 格式的数据。
    • Build Octree 是求出点云的Bounding Box,然后对包围盒递归划分八叉树,最后求出所有八叉树格子。输出 List<List<Point3d>> 格式的数据。
    • Build 5-NN Graph,对数据点求5近邻图。输出 HashMap<Long, HashMap<Long, Double> > 格式的数据。
    • Extract Skeleton,求最短路径图,按测地距离决定结点先后顺序,连接成初始骨架。输出数据比较复杂。

    这 4 个步骤都会输出一些数据,这个表就是对比 3 种序列化方法对输出数据的反序列化性能。几个步骤的数据大小不好衡量,我放出了 JSON 格式的数据大小(第六列)。

    最后粗暴的对比结果就是:

    Kryo 4.0.2 > GSON 2.8.0 > Oracle Java 8 Serializable

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