m10-performance

パフォーマンスの最適化

レイヤー 2：設計上の選択

核となる問い

ボトルネックは何ですか？ 最適化する価値はありますか？

最適化する前に、次の点を確認してください。

• 測定しましたか？（推測で判断しないでください）
• 許容できるパフォーマンスはどの程度ですか？
• 最適化によって複雑さが増しませんか？

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パフォーマンス上の判断 → 実装

目標	設計上の選択	実装
アロケーションを減らす	事前確保、再利用	with_capacity、オブジェクトプール
キャッシュを改善する	データを連続配置する	Vec、SmallVec
並列化する	データ並列性	rayon、スレッド
コピーを避ける	ゼロコピー	参照、Cow<T>
間接参照を減らす	データをインライン化する	smallvec、配列

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検討のためのプロンプト

最適化する前に、次の点を確認してください。

1. 測定しましたか？

   • まずプロファイルを取得します → flamegraph、perf
   • ベンチマークを実行します → criterion、cargo bench
   • 実際のホットスポットを特定します

2. 何を優先しますか？

   • アルゴリズム（10～1000 倍の改善）
   • データ構造（2～10 倍）
   • アロケーション（2～5 倍）
   • キャッシュ（1.5～3 倍）

3. トレードオフは何ですか？

   • 複雑さと速度
   • メモリと CPU
   • レイテンシとスループット

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ドメインの制約（レイヤー 3）へ：

"How fast does this need to be?"
    ↑ Ask: What's the performance SLA?
    ↑ Check: domain-* (latency requirements)
    ↑ Check: Business requirements (acceptable response time)

質問	たどる先	確認事項
レイテンシの要件	domain-*	許容できる応答時間はどの程度ですか？
スループットの要件	domain-*	1 秒あたり何件のリクエストが必要ですか？
メモリの制約	domain-*	メモリの予算はどの程度ですか？

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実装（レイヤー 1）へ：

"Need to reduce allocations"
    ↓ m01-ownership: Use references, avoid clone
    ↓ m02-resource: Pre-allocate with_capacity

"Need to parallelize"
    ↓ m07-concurrency: Choose rayon or threads
    ↓ m07-concurrency: Consider async for I/O-bound

"Need cache efficiency"
    ↓ Data layout: Prefer Vec over HashMap when possible
    ↓ Access patterns: Sequential over random access

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クイックリファレンス

ツール	用途
cargo bench	マイクロベンチマーク
criterion	統計的なベンチマーク
perf / flamegraph	CPU プロファイリング
heaptrack	アロケーションの追跡
valgrind / cachegrind	キャッシュの分析

最適化の優先順位

1. Algorithm choice     (10x - 1000x)
2. Data structure       (2x - 10x)
3. Allocation reduction (2x - 5x)
4. Cache optimization   (1.5x - 3x)
5. SIMD/Parallelism     (2x - 8x)

よく使われる手法

手法	使用する場面	方法
事前確保	サイズが既知の場合	Vec::with_capacity(n)
クローンを避ける	ホットパス	参照または Cow<T> を使用する
操作をバッチ処理する	小さな操作が多い場合	収集してから処理する
SmallVec	通常は小さい場合	smallvec::SmallVec<[T; N]>
インラインバッファー	固定サイズのデータ	Vec ではなく配列を使用する

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よくある間違い

間違い	問題点	より良い方法
プロファイリングせずに最適化する	対象を誤る	まずプロファイルを取得する
デバッグモードでベンチマークする	意味がない	常に --release を指定する
LinkedList を使う	キャッシュ効率が悪い	Vec または VecDeque を使う
隠れた .clone()	不要なアロケーション	参照を使う
時期尚早な最適化	労力の浪費	まず動くものを作る

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アンチパターン

アンチパターン	問題点	より良い方法
ライフタイムを避けるためにクローンする	パフォーマンスの低下	適切な所有権を使う
すべてを Box に入れる	間接参照のコスト	可能な場合はスタックを使う
小さな集合に HashMap を使う	オーバーヘッド	線形探索を行う Vec
ループ内で文字列を連結する	O(n^2)	String::with_capacity または format!

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関連スキル

場面	参照先
クローンの削減	m01-ownership
並行処理の選択肢	m07-concurrency
スマートポインターの選択	m02-resource
ドメイン要件	domain-*