とある資料を作るにあたって、Java で Generics を使った際のパフォーマンスについて調べてみました。

まず、java.lang.ArrayList をベースにして StringArrayList を作成しました。 このクラスは ArrayList 中で型パラメーターを使っている箇所をすべて String に置き換えたものです。 いわゆる String 専用の ArrayList です。 これと同じことは、Generics による ArrayList<String> でも実現できます。 型パラメーターを置き換えただけなので当然ですよね。

それを踏まえて、以下の二つのコードの処理時間を比較して見ましょう。

StringArrayList stringArrayList = new StringArrayList(ARRAY_LENGTH);
...
for (int i = 0; i < ARRAY_LENGTH; ++i) {
    String str = stringArrayList.get(i);
}

ArrayList<String> arrayList = new ArrayList<String>(ARRAY_LENGTH);
...
for (int i = 0; i < ARRAY_LENGTH; ++i) {
    String str = arrayList.get(i);
}

すると 1M 要素でおよそ 130-150% ほど StringArrayList のほうが速いという結果になりました。 この理由を探るためにコンパイル後の *.class を逆コンパイルしてみました。

        for(int i = 0; i < 0xf4240; i++)
        {
            String s = stringArrayList.get(i);
        }

        for(int i = 0; i < 0xf4240; i++)
        {
            String s1 = (String)arrayList.get(i);
        }

注目すべきは Generics を使用した場合のキャストです。 対照実験として次のコードを測定してみます。

for (int i = 0; i < ARRAY_LENGTH; ++i) {
    Object obj = arrayList.get(i);
}

この場合は stringArrayList と arrayList で速度に差はなく、逆コンパイルの結果は次のようになっていました。

        for(int i = 0; i < 0xf4240; i++)
        {
            Object obj = arrayList.get(i);
        }

キャストがありません。 このことから、自動的に実行されるキャストが、Generics を使った ArrayList のパフォーマンスを押し下げている可能性が高いと結論付けられます。

さすがに、いまさら特定型専用の Collections を再発明すべきだとは思いませんが、本当にカッツカツにパフォーマンスを求める場合はこのあたりも気にする必要があるんですね。