如何避免Matlab在创建句柄对象数组作为对象属性时使用指数时间

Question

在我看来，当在Matlab中创建一个由简单句柄对象组成的数组时，关于线性的时间尺度。但是，如果我创建完全相同的数组，并且将其存储为对象的属性，则时间尺度为指数级的-因此当创建许多对象时，程序会变得非常慢。

，我的问题是，为什么会发生这种情况，如何避免？是在我的代码中没有正确地实现对象属性的预分配，还是处理这些事情的方式存在根本问题？

我写了一个简单的测试来说明这个问题：

简单对象的代码：

classdef SomeSimpleObject < handle
% SomeSimpleObject defines an Object that has one property

properties
    property=0;
end

methods
    function SimpleObj=SomeSimpleObject()
        if nargin~=0
            SimpleObj.property=1;
        end
    end
end

end

使用以下脚本创建这些简单对象的1x10.000数组的根据我的计算机上的分析器0，4秒：

for n=10000:-1:1 % counting backwards for Memory pre-allocation
    ObjectList(n)=SomeSimpleObject();
end

然而，在类构造函数中执行相同的操作，并将10.000个对象的数组存储为属性需要59秒，而且很快就会变得更糟。尝试从这个类创建一个对象(例如，a=HostingObject) )。

classdef HostingObject < handle
% This Objects Hosts a List of Objects that are created in the
% constructor

properties
    ObjectList=SomeSimpleObject
end

methods
    function obj=HostingObject()    
        for n=10000:-1:1 % counting backwards for Memory pre-allocation
            obj.ObjectList(n)=SomeSimpleObject();
        end
    end
end

end

为了寻找答案，我遇到了一个关于Matlab内存分配和garbage collection的讨论。Mikhail的回答(也与我的问题没有直接关系)使我认为这可能是Matlab实现对象的方式中的一个根本问题，但我仍然不确定。

Answer 1

受@Jonas Heidelberg和@Tobias Heß的启发，我提出了以下解决方案，它根本不需要单元格数组。对象存储在一个辅助数组中，一旦完成，它们将被复制到属性数组中：

带有数组“后置分配”的 HostingObject代码：

classdef JacobHostingObject < handle
% This Objects Hosts a List of Objects that are created in the constructor

properties
    ObjectList=SomeSimpleObject
end

methods
    function obj=JacobHostingObject()         
        for n=10000:-1:1 % counting backwards for Memory pre-allocation         
            a(n)=SomeSimpleObject(); % auxiliary array for "post-allocation"           
        end            
         obj.ObjectList=a; % "post-allocation"
    end
end

end

那么这三种解决方案(乔纳斯、托拜厄斯和我的)是如何执行的呢？

我运行了一些测试(使用MATLAB R2011b 64位)来比较它们：

10.000件物体

运行时间：Tobias:0，30秒；：0，31秒；Jonas:2,02秒；原始:56，79秒

100.000件物体

运行时间：Tobias:2,42秒；雅各布:2，95秒；Jonas:203,03秒

1.000.000对象

运行时间：Tobias:23,84秒；雅各布:29，18秒

所以看起来Tobias版本是最快的解决方案

有趣的是，Jonas的解决方案比原来的要好得多，但是与其他两种解决方案相比，比例要差得多。这证实了我在先前的问题"slow performance when storing handle objects in a cell array"中所作的观察。具有讽刺意味的是，使用导致我早期问题的技术却是对这个问题的改进。然而，Tobias解决方案甚至也回答了我以前的问题(我会在那里发布一个参考)。

然而，仍然不清楚在MATLAB内部到底发生了什么，从而导致了性能的差异。这可能有助于了解这一点，以避免遇到类似的问题在未来！

Answer 2

我不知道为什么您的代码速度慢，但是我找到了一种修复的方法:使用单元格数组而不是普通数组。我不认为它是完全直观的，但下面是我的分析结果：

>> tic,a=HostingObject;toc
Elapsed time is 105.320128 seconds.

>> tic,a=JonasHostingObject;toc
Elapsed time is 2.394570 seconds.

该对象的定义如下：

classdef JonasHostingObject < handle
properties
    ObjectList
end
methods
    function obj=JonasHostingObject()    
        obj.ObjectList=cell(10000,1);
        for n=1:10000
            obj.ObjectList{n}=SomeSimpleObject();
        end
    end
end    
end

我正在使用MATLAB R2011a 64位，以防有关系。

Answer 3

我找到了另一个答案。我认为使用单元格数组不是一个好的解决方案，因为您对对象的访问与数组中的访问权限不同。但是您可以使用一个单元格来解决这个问题：

classdef HostingObject < handle
% This Objects Hosts a List of Objects that are created in the
% constructor

properties
    ObjectList=SomeSimpleObject
end

methods
    function obj=HostingObject()

        % Creating first a cell array
        helpCell = cell(10000,1);
        for n=1:10000 
            helpCell{n}=SomeSimpleObject();
        end

        % Convert the cell array to the object array
        obj.ObjectList = horzcat(helpCell{:});

    end

end

end