为什么asm.js会降低性能？

Question

为了了解它的性能，我手工编写了一个非常短的asm.js模块，它使用32位整数数学和类型化数组(Int32Array)模拟2D波动方程。我有三个版本，都尽可能相似：

1. 普通(即可读的，尽管是C风格的) JavaScript
2. 与1一样，根据火狐和其他工具添加了asm.js注释，使其通过验证器
3. 与2相同，除非没有“使用asm"；指令在顶部

我在http://jsfiddle.net/jtiscione/xj0x0qk3/上留下了一个演示，它允许您在模块之间切换以查看使用每个模块的效果。这三种方法都能工作，但速度不同。这是热点(带有asm.js注释)：

for (i = 0; ~~i < ~~h; i = (1 + i)|0) {
    for (j = 0; ~~j < ~~w; j = (1 + j)|0) {
        if (~~i == 0) {
            index = (1 + index) | 0;
            continue;
        }
        if (~~(i + 1) == ~~h) {
            index = (1 + index) | 0;
            continue;
        }
        if (~~j == 0) {
            index = (1 + index) | 0;
            continue;
        }
        if (~~(j + 1) == ~~w) {
            index = (1 + index) | 0;
            continue;
        }
        uCen = signedHeap  [((u0_offset + index) << 2) >> 2] | 0;
        uNorth = signedHeap[((u0_offset + index - w) << 2) >> 2] | 0;
        uSouth = signedHeap[((u0_offset + index + w) << 2) >> 2] | 0;
        uWest = signedHeap [((u0_offset + index - 1) << 2) >> 2] | 0;
        uEast = signedHeap [((u0_offset + index + 1) << 2) >> 2] | 0;
        uxx = (((uWest + uEast) >> 1) - uCen) | 0;
        uyy = (((uNorth + uSouth) >> 1) - uCen) | 0;
        vel = signedHeap[((vel_offset + index) << 2) >> 2] | 0;
        vel = vel + (uxx >> 1) | 0;
        vel = applyCap(vel) | 0;
        vel = vel + (uyy >> 1) | 0;
        vel = applyCap(vel) | 0;
        force = signedHeap[((force_offset + index) << 2) >> 2] | 0;
        signedHeap[((u1_offset + index) << 2) >> 2] = applyCap(((applyCap((uCen + vel) | 0) | 0) + force) | 0) | 0;
        force = force - (force >> forceDampingBitShift) | 0;
        signedHeap[((force_offset + index) << 2) >> 2] = force;
        vel = vel - (vel >> velocityDampingBitShift) | 0;
        signedHeap[((vel_offset + index) << 2) >> 2] = vel;
        index = (index + 1)|0;
    }
}

“普通JavaScript”版本的结构如下所示，但没有asm.js所需的按位运算符(例如“x\0”、“~x”、"arr(x<<2)>>2“等)。

以下是我的计算机上所有三个模块的结果，分别使用Firefox (Developer Edition v. 41)和Chrome (version 44)，每次迭代以毫秒为单位：

• FIREFOX (版本41)：20 ms，35 ms，60 ms。
• CHROME (44版)：25 ms，150 ms，75 ms。

所以普通的JavaScript在这两种浏览器中都占了上风。如果存在asm.js所需的注释，在这两种注释中性能都会下降3倍。此外，“使用asm”指令的存在有着明显的效果--它对Firefox有一点帮助，并使Chrome屈膝！

奇怪的是，仅仅添加按位运算符就会带来三倍的性能下降，这是通过告诉浏览器使用asm.js无法克服的。另外，为什么告诉浏览器使用asm.js只会在火狐中起到一点作用，而在Chrome中却完全适得其反呢？

Answer 1

实际上，asm.js并不是手工编写代码的结果，而是其他语言编译的结果。据我所知，没有任何工具可以验证asm.js代码。您是否尝试过用code编写代码并使用Emscripten来生成asm.js代码？我强烈怀疑，结果将是完全不同的，并对asm.js进行了优化。

我认为混合类型化和非类型化只会增加复杂性，没有任何好处。相反，" asm.js“代码更复杂:我试图解析asm.js和jointjs.com/demos/javascript-ast上的普通函数，结果如下：

• 普通js函数有137个节点和746个令牌。
• asm.js函数有235个节点和1252个令牌。

我想说的是，如果在每个循环中有更多的指令要执行，那么很容易就会慢一些。

Answer 2

切换asm.js上下文需要一些修复成本。理想情况下，您只需执行一次，并以asm.js的形式在应用程序中运行所有代码。然后，您可以使用类型化数组控制内存管理，并避免大量垃圾回收。我建议重写分析器并在asm.js中测量asm.js -而不需要上下文切换。