Rubyで例外のベンチマークを取ってみた ― やっぱり遅い

Rubyにおいて、例外は他のフロー制御の仕組みに比べて遅いのではないか――私はずっとそう疑ってきました。なにしろ、例外は単純なbreakやreturnよりもはるかに複雑な仕組みですから。とはいえ、私の勘が外れたことも過去にはありました。そこで、実際に計測して確かめてみることにしたのです。

以下のコードでは、benchmark-ipsというgemを使い、「例外でループを抜ける」「breakで抜ける」「returnで抜ける」という3つの手法の相対的なパフォーマンスを比較しています。Web上ではMRI 1.9で同様のベンチマークを行った例を見かけましたが、今回はMRI 2.2で試してみました。

require 'benchmark/ips'

def exit_via_exception
  5.times do 
    raise RuntimeError
  end
rescue
end

def exit_via_break
  5.times do 
    break
  end
end

def exit_via_return
  5.times do 
    return
  end
end

Benchmark.ips do |x|
  x.report("exception") {  exit_via_exception }
  x.report("break") {  exit_via_break }
  x.report("return") {  exit_via_return }
end

結果は衝撃的

結果はかなり驚くべきものでした。例外を使ったメソッドは、breakやreturnを使ったものの半分以下の速度しか出ていません。

$ ruby exception_benchmark.rb
Calculating -------------------------------------
           exception    50.872k i/100ms
               break   125.322k i/100ms
              return   124.173k i/100ms
-------------------------------------------------
           exception    714.795k (± 2.7%) i/s -      3.612M
               break      3.459M (± 3.1%) i/s -     17.294M
              return      3.379M (± 3.0%) i/s -     16.888M

このベンチマークは完璧ではない

正直なところ、このベンチマークには補正方法がよくわからない問題点がいくつかあります。例えば、exceptionとbreakのメソッドは最終的に値を返す必要があるため、単純にreturnするだけのメソッドよりも多くの処理を行っています。また、例外をrescueすること自体がパフォーマンスオーバーヘッドにどれほど影響するのかも気になるところです。しかし、rescueしなければベンチマーク自体が異常終了してしまうため、検証が難しいのが実情です。

それでも、exceptionは他の2つの例と比べてあまりにも遅いため、測定条件が完璧でなくても、この結果には十分意味があると言えるでしょう。

そこから学んだ教訓とは？

例外をフロー制御の仕組みとして使っているなら、今すぐやめましょう！ 特に、例外の発生と捕捉を繰り返すようなループを組んでいる場合は深刻なボトルネックになりかねません。

では、これによって私自身の例外の使い方が変わるのでしょうか？　おそらく変わらないでしょう。遅さがあくまで「例外（exception to the rule）」である限り、多少の遅さには耐えられますからね :)

……ところで、JRubyやRBxではどうなのか？

Josh Cheek氏（Twitterの@josh_cheek）は、このベンチマークよりもさらに包括的な独自バージョンを作成し、複数のRuby実装に対して実行していました。その結果によると、どうやらbreakが依然として勝者のようです :)