数组预分配的效率优势

什么是数组预分配

在JavaScript中，数组预分配指的是在开始填充数组元素之前，先确定数组的大小并创建相应长度的空数组。这与动态增长数组（即随着元素添加而不断扩展的数组）形成对比。

javascript 复制代码

// 动态增长数组
const dynamicArray = [];
for (let i = 0; i < 1000; i++) {
  dynamicArray.push(i);
}

// 预分配数组
const preallocatedArray = new Array(1000);
for (let i = 0; i < 1000; i++) {
  preallocatedArray[i] = i;
}

为什么预分配更高效

内存分配优化：当数组预分配时，JavaScript引擎可以一次性分配连续的内存空间，而不需要多次重新分配和复制。
减少垃圾回收：动态数组在增长过程中会创建多个临时数组对象，增加垃圾回收器的负担。
避免隐藏类转换：V8等JavaScript引擎使用隐藏类优化对象访问，预分配可以减少隐藏类的转换次数。

性能对比

让我们通过一个简单的性能测试来比较两种方式的差异：

javascript 复制代码

// 动态增长数组性能测试
console.time('dynamic');
const dynamic = [];
for (let i = 0; i < 1000000; i++) {
  dynamic.push(i);
}
console.timeEnd('dynamic');

// 预分配数组性能测试
console.time('preallocated');
const preallocated = new Array(1000000);
for (let i = 0; i < 1000000; i++) {
  preallocated[i] = i;
}
console.timeEnd('preallocated');

在大多数现代JavaScript引擎中，预分配版本通常会比动态增长版本快20%-50%。

实际应用场景

大数据处理：当处理大型数据集时，预分配可以显著提高性能。
游戏开发：在游戏循环中频繁操作数组时，预分配可以减少帧率波动。
科学计算：数值计算和矩阵操作中，预分配数组是常见的最佳实践。

注意事项

初始化值：预分配的数组元素初始值为undefined，而不是空值。
稀疏数组：预分配大数组但不填充所有元素会创建稀疏数组，可能影响性能。
可读性权衡：在某些情况下，代码可读性可能比微小的性能提升更重要。

结论

数组预分配是JavaScript中一个简单但有效的性能优化技巧，特别适用于处理大型数组的场景。虽然现代JavaScript引擎已经对动态数组进行了很多优化，但在性能关键的代码路径中，预分配仍然能带来可观的性能提升。开发者应根据具体场景在代码可读性和性能之间做出合理权衡。