Microsoft.Bcl.Immutable 中 ImmutableList<T> Remove 方法的性能下降

Question

从 NuGet 包 Microsoft.Bcl.Immutable 版本 1.0.34 和 1.1.22-beta 中体验 Microsoft ImmutableList 的一些意外性能

从不可变列表中删除项目时，性能非常缓慢。 对于包含 20000 个整数值 (1...20000) 的 ImmutableList，如果开始从值 20000 删除到 1，则从列表中删除所有项目大约需要 52 秒。 如果我对通用 List<T> 执行相同操作，我会在每次删除操作后创建列表的副本，大约需要 500 毫秒。

我对这些结果有点惊讶，因为我认为 ImmutableList 会比复制通用 List<T> 更快，但也许这是意料之中的？

示例代码

// Generic List Test
var genericList = new List<int>();

var sw = Stopwatch.StartNew();
for (int i = 0; i < 20000; i++)
{
    genericList.Add(i);
    genericList = new List<int>(genericList);
}
sw.Stop();
Console.WriteLine("Add duration for List<T>: " + sw.ElapsedMilliseconds);
IList<int> completeList = new List<int>(genericList);

sw.Restart();

// Remove from 20000 -> 0.
for (int i = completeList.Count - 1; i >= 0; i--)
{
    genericList.Remove(completeList[i]);
    genericList = new List<int>(genericList);
}
sw.Stop();
Console.WriteLine("Remove duration for List<T>: " + sw.ElapsedMilliseconds);
Console.WriteLine("Items after remove for List<T>: " + genericList.Count);


// ImmutableList Test
var immutableList = ImmutableList<int>.Empty;

sw.Restart();
for (int i = 0; i < 20000; i++)
{
    immutableList = immutableList.Add(i);
}
sw.Stop();
Console.WriteLine("Add duration for ImmutableList<T>: " + sw.ElapsedMilliseconds);

sw.Restart();

// Remove from 20000 -> 0.
for (int i = completeList.Count - 1; i >= 0; i--)
{
    immutableList = immutableList.Remove(completeList[i]);
}
sw.Stop();
Console.WriteLine("Remove duration for ImmutableList<T>: " + sw.ElapsedMilliseconds);
Console.WriteLine("Items after remove for ImmutableList<T>: " + immutableList.Count);

更新

如果从 ImmutableList 的开头删除项目，就像使用普通的 foreach 循环一样，那么性能会好很多。删除所有项目只需不到 100 毫秒。 这不是您在所有情况下都可以做的事情，但很高兴知道。

Answer 1

Remove 方法必须扫描整个列表才能找到要删除的元素。删除本身是 O(1)，因为只需要弹出最后一个元素。两种算法都具有二次性能。

为什么运行时间有巨大差异？可能是因为ImmutableList 在内部是一个树结构。这意味着要扫描列表，需要大量的指针取消引用和不可预测的分支和内存访问。这很慢。