map 与 hash_map 性能比较

Joe_vv 2012-07-26 05:43:38
由于工作需要，最近不得不关注 map 与 hash_map 的性能，于是花了两天的功夫验证了一下，下面把验证的结果贴出来，给大家看看，希望对大家有帮助。

我主要对 map 和 hash_map 的插入、查询、遍历、清除（也就是清空）作了对比。

先来看一下我的源程序（可以直接在Windows下编译）：
<span style="font-family:Courier New;">#include <stdio.h>

#include <hash_map>

#include <map>

#include <time.h>

#include <iostream>

#include <Windows.h>

#include <stdlib.h>

#include <winternl.h>



using namespace std;



#define PACKETS_COUNT 2000000



// Struct of response packet

typedef struct _PACKET_RESPONSE_

{

    int packetNum;                  // The num of current packet

    int count404;                   // The count of 404 Not Found

    clock_t clockTick;              // The clock tick of the packet that start at the process opened

}PACKET_RESPONSE;



typedef map<unsigned int, _PACKET_RESPONSE_*> RESPONSE_HASH_MAP;



PACKET_RESPONSE **response = {NULL};



// 插入

int insert(RESPONSE_HASH_MAP &responseHashMap)

{

	for (int i=0; i<PACKETS_COUNT; i++)

	{

		PACKET_RESPONSE *newPacketResponse = *(response+i);

        newPacketResponse->count404  = i;

		newPacketResponse->packetNum = i;

		newPacketResponse->clockTick = clock();



		responseHashMap.insert(RESPONSE_HASH_MAP::value_type(i, newPacketResponse));

	}



	cout << "OK!" << endl;

	return 0;

}



// 查找

int find(RESPONSE_HASH_MAP::iterator &iter, RESPONSE_HASH_MAP *responseHashMap, int key)

{

	iter = responseHashMap->find(key);

    if (responseHashMap->end() == iter)

    {

		cout << "not find!" << endl;

        return -1;

    }



	cout << "find OK !\nKey: " << key << "\ncount404: " <<  iter->second->count404 << "\npacketNum: " << iter->second->packetNum << "\nclockTick: " << iter->second->clockTick << endl;

}



// 遍历

int visit(RESPONSE_HASH_MAP &responseHashMap)

{

	int MaxPacketNum = 0;

	RESPONSE_HASH_MAP::iterator iter = responseHashMap.begin();

	while (responseHashMap.end() != iter)

	{

		if (MaxPacketNum < iter->second->packetNum)

		{

			MaxPacketNum = iter->second->packetNum;

		}

		++iter;

	}

	cout << "MaxPacketNum is: " << MaxPacketNum << endl;

	return 0;

}



// 清理

int clear(RESPONSE_HASH_MAP &responseHashMap)

{

	if (0 != responseHashMap.size())

	{

		responseHashMap.clear();

	}



	return 0;

}



DWORD getCpuUsage()

{  



    MEMORYSTATUS ms;

    ::GlobalMemoryStatus(&ms);



    return ms.dwMemoryLoad;

} 



int main()

{

	response = new PACKET_RESPONSE*[PACKETS_COUNT];

	clock_t t = clock();

	for (int i=0; i<PACKETS_COUNT; i++)

	{

		response[i] = new PACKET_RESPONSE;

	}

	cout << "======================> clock is:" << clock()-t << endl;



	RESPONSE_HASH_MAP responseHashMap;

	RESPONSE_HASH_MAP::iterator iter = responseHashMap.begin();

	DWORD dwStart = getCpuUsage();



	clock_t start = clock();

	insert(responseHashMap);

	cout << "====> insert clock is: " <<  clock()-start << " ms" << endl;

	DWORD dwInsert = getCpuUsage();

	cout << "insert 内存使用率为: " << dwInsert-dwStart << "%" << endl;



	RESPONSE_HASH_MAP::iterator it = responseHashMap.begin();

	clock_t eraseStart = clock();

	for (int i=0; i<1000; i++)

	{

		PACKET_RESPONSE *newNode = new PACKET_RESPONSE;

		newNode->packetNum = PACKETS_COUNT + i;

		newNode->count404  = PACKETS_COUNT + i;

		newNode->clockTick = clock();

		responseHashMap.insert(RESPONSE_HASH_MAP::value_type(PACKETS_COUNT + i, newNode));



		it = responseHashMap.erase(it);

	}

	cout << "=====> erase clock is: " << clock()-eraseStart << " ms" << endl;

	clock_t findStart = clock();

	find(iter, &responseHashMap, PACKETS_COUNT-1);

	cout << "====> find clock is: " << clock()-findStart << " ms" << endl;

	DWORD dwFind = getCpuUsage();

        cout << "find 内存使用率为: " << dwFind - dwInsert << "%" << endl;



	clock_t visitStart = clock();

	visit(responseHashMap);

	cout << "====> visit clock is: " << clock()-visitStart << " ms" << endl;

	DWORD dwVisit = getCpuUsage();

	cout << "visit 内存使用率为：" << dwVisit << "%" << endl;



	clock_t clearStart = clock();

	clear(responseHashMap);

	cout << "======> clear clock is: " << clock()-clearStart << " ms" << endl;

	DWORD dwClear = getCpuUsage();

	cout << "clear 内存使用率为：" << dwClear << "%" << endl;



	return 0;

}</span>


由于我是验证 map 与 hash_map 的性能，所以有些变量的命名是按照之前 hash_map 来命名的，不要觉得奇怪。



我把验证的结果贴出来。


<usigned int, PACKET_RESPONSE*> -- 自己管理内存。
插入 查询 遍历
200条 4ms 2ms 1ms hash_map
2ms 2ms 1ms map

2000条 33ms 3ms 3ms hash_map
17ms 2ms 3ms map

20000条 400ms 2ms 21ms hash_map
178ms 2ms 27ms map

200000条 10s 3ms 185ms hash_map
2s 3ms 250ms map

2000000条 8min 3ms 1.8s hash_map
22s 4ms 2.6s map


<usigned int, PACKET_RESPONSE> -- 把内存交给 map 或者 hash_map
插入 查询 遍历
200条 6ms 2ms 1ms hash_map
2ms 2ms 1ms map

2000条 33ms 3ms 3ms hash_map
17ms 2ms 3ms map

20000条 400ms 3ms 21ms hash_map
178ms 2ms 27ms map

200000条 10s 3ms 185ms hash_map
2s 3ms 250ms map

2000000条 9min 3ms 1.7s hash_map
22s 3ms 2.5s map



<usigned int, int> -- value 类型为内置类型
插入 查询 遍历
200条 6ms 1ms 1ms hash_map
2ms 2ms 1ms map

2000条 34ms 1ms 3ms hash_map
17ms 1ms 3ms map

20000条 400ms 1ms 22ms hash_map
175ms 2ms 27ms map

200000条 10s 1ms 186ms hash_map
2s 1ms 249ms map

2000000条 9min 1ms 1.8s hash_map
22s 2ms 2.5s map


<usigned int, PACKET_RESPONSE*> --自己管理内存 批量申请内存
插入 查询 遍历 清除
200条 4ms 2ms 1ms 1ms hash_map
2ms 2ms 1ms 0ms map

2000条 31ms 2ms 3ms 34ms hash_map
15ms 3ms 4ms 1ms map

20000条 400ms 3ms 21ms 1.3s hash_map
186ms 3ms 35ms 10ms map

200000条 10s 2ms 183ms 74s hash_map
2.1s 4ms 288ms 110ms map

2000000条 8min 2ms 1.7s 1h hash_map
22s 3ms 2.5s 900ms map


我是根据 value 的类型不同而作的验证。从结果中可以看出，map 的插入、清除性能远比 hash_map 的要高，尤其是清除，大家看最后一个，清除 200W 条的记录时，map 只花了900ms，而 hash_map 却花了一个小时，我开始还以为程序有问题，后来我花了几个小时验证了好几遍，都是这样。而 hash_map 的遍历性能比 map 要高。如果你使用的时候频繁插入或者频繁清除的话，就选择 map，如果你频繁的遍历那就建议使用 hash_map。还有，这个跟 value 的类型没多少关系，我开始在网上看有些人说 map 对内置类型的处理性能比 hash_map 高，而对于自定义类型的处理 hash_map 要高，事实证明，不是这样的。



后来我怀疑是 new 操作影响了性能，所以我用了一个批量申请内存，但是从验证的结果来看，这个对性能没多大的影响。如果你要自己管理内存的话，我建议还是批量申请内存好。如果你不想自己管理内存，那就把内存管理交给 map 或者 hash_map，它们有着一套非常不错的内存管理机制，当它们释放完内存后，并不是交给 ISO，而是留着自己下次使用。这个就是我上面<usigned int, PACKET_RESPONSE>所列出的情况，是将自定义的结构体直接插入 map 或 hash_map中。



我上面的代码是使用了批量申请内存，然后自己管理内存的。如果大家想看看其它的情况的话，可以自己改下代码。



希望对大家有所帮助，还有如果有人觉得哪里不对的话可以告诉我，大家共同进步。
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nice_cxf 2012-08-07
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unordered_map虽然号称是标准容器，但在vs2008里面没有
酱油党 2012-08-07
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[Quote=引用 10 楼 的回复:]

引用 9 楼 的回复:

不要用hash_map，用unordered_map


据我所知，unordered_map在一般的情况下跟hash_map的性能差不多，只是unordered_map支持string为key，也支持更多的自定义类型的key。其它的和 hash_map 差不多。
[/Quote]用过map和hash_map没用过unordered_map
冻结 2012-08-07
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[Quote=引用 10 楼 的回复:]

引用 9 楼 的回复:

不要用hash_map，用unordered_map


据我所知，unordered_map在一般的情况下跟hash_map的性能差不多，只是unordered_map支持string为key，也支持更多的自定义类型的key。其它的和 hash_map 差不多。
[/Quote]

最大的区别：一个是标准容器，一个是非标准，差太多了。
Joe_vv 2012-08-01
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[Quote=引用 9 楼 的回复:]

不要用hash_map，用unordered_map
[/Quote]

据我所知，unordered_map在一般的情况下跟hash_map的性能差不多，只是unordered_map支持string为key，也支持更多的自定义类型的key。其它的和 hash_map 差不多。
chenzai1986 2012-07-30
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hash_map本质上就是数组啊，数组的删除必然是一个耗时很久的事情嘛，map本质上就是红黑树啊，红黑树本质上就是二叉树啊，二叉树本质上就是链表啊，只是多了一个parent字段而已啊，链表的删除自然要远远优于数组啊，说到搜索，也要看你使用什么算法来映射hash_map啊，如果算法使用得当，自然是很快的，如果你经常不能命中，而要挂接链表，那这个查找速度也不快的说，map的劣势也很明显，他的比较算法在很多类型上的时间复杂度要远超hash_map的映射算法，并且他要比较log2N次，hash_map只要计算一次，同时如果命中之后，根本不需要再遍历。
就呆在云上 2012-07-30
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shuoshuo ni yong de vc banben?
翅膀又硬了 2012-07-30
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学习了，以前都不知道有unordered_map[Quote=引用 3 楼 的回复:]
http://www.soft-bin.com/html/2012/01/08/map-hash_map-unordered_map-performance-test.html
[/Quote]
qingcairousi 2012-07-30
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不要用hash_map，用unordered_map
Joe_vv 2012-07-30
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我用VS2010，CPU是i3的。

还有，我要向大家说声抱歉，之前编译的版本是DEBUG版本，所以性能才会这么低。
大家测性能的时候一定要用RELEASE版本，这样性能会提高很多。
我换成RELEASE版本就好多了。具体结果我就不贴出来了。- -
ppsharp 2012-07-26
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我还不知道hash_map呢
rendao0563 2012-07-26
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这个测试用例想写好还是有要求的. 建议你去专门的性能评测网站看看别人写的测试用例.
冻结 2012-07-26
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记得那个谁说，VC的hash_map有问题。
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