精讀《手寫 SQL 編譯器 - 性能優化之緩存》

1 引言

重回 「手寫 SQL 編輯器」 系列。此次介紹如何利用緩存優化編譯器執行性能。

能夠利用 Frist 集 與 Match 節點緩存 這兩種方式優化。

本文會用到一些圖作解釋，下面介紹圖形規則：

First 集優化，是指在初始化時，將總體文法的 First 集找到，所以在節點匹配時，若是 Token 不存在於 First 集中，能夠快速跳過這個文法，在文法調用鏈很長，或者 「或」 的狀況比較多時，能夠少走一些彎路：

如圖所示，只要構建好了 First 集，不論這個節點的路徑有多長，均可以以最快速度判斷節點是否不匹配。若是節點匹配，則繼續深度遍歷方式訪問節點。

如今節點不匹配時性能已經最優，那下一步就是如何優化匹配時的性能，這時就用到 Match 節點緩存。

Match 節點緩存，指在運行時，緩存節點到其第一個終結符的過程。與 First 集相反，First 集能夠快速跳過，而 Match 節點緩存能夠快速找到終結符進行匹配，在非終結符不少時，效果比較好：

如圖所示，當匹配到節點時，若是已經構建好了緩存，能夠直接調到真正匹配 Token 的 Match 節點，從而節省了大量節點遍歷時間。

這裏須要注意的是，因爲 Tree 節點存在分支可能性，所以緩存也包含將 「沿途」 Chances 推入 Chances 池的職責。

2 精讀

那麼如何構建 First 集與 Match 節點緩存呢？經過兩張圖解釋。

構建 First 集

如圖所示，構建 First 集是個自下而上的過程，當訪問到 MatchNode 節點時，就能夠收集做爲父節點的 First 集了！父集判斷 First 集收集完畢的話，就會觸發它的父節點 First 集收集判斷，如此遞歸，最後完成 First 集收集的是最頂級節點。

構建 Match 節點緩存

如圖所示，訪問節點時，若是沒有緩存，則會將這個節點添加到 Match 緩存查找隊列，同時路途遇到 TreeNode，也會將下一個 Chance 添加到緩存查找隊列。直到遇到了第一個 MatchNode 節點，則這個節點是 「Match 緩存查找隊列」 全部節點的 Match 節點緩存，此時這些節點的緩存就能夠生效了，指向這個 MatchNode，同時清空緩存查找隊列，等待下一次查找。

3 總結

拿 select a, b, c, d from e 這個語句作測試：

node 節點訪問次數	Frist 集優化	First 集 + Match 節點緩存優化
784	669	652

從這個簡單 Demo 來看，提效了 16% 左右。不過考慮到文法結構會影響到提效，對於層級更深的文法、能激活深層級文法的輸入能夠達到更好的效率提高。

4 更多討論

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