rust-optimise

Rust 性能优化最佳实践

Rust 应用的性能优化指南。包含 8 个类别中的 42 条规则，按影响从关键（内存分配、所有权）到渐进式（微优化）排序。

适用场景

• 优化 Rust 代码的性能或减少内存分配
• 选择具有最优算法复杂度的数据结构
• 使用迭代器，避免不必要的中间分配
• 使用 Tokio 或其他运行时编写异步代码
• 分析热点路径并消除性能瓶颈
• 检查代码中的性能反模式

按优先级划分的规则类别

优先级	类别	影响	前缀
1	内存分配	严重	mem-
2	所有权与借用	严重	own-
3	数据结构选择	高	ds-
4	迭代器与集合模式	高	iter-
5	异步与并发	中高	async-
6	算法复杂度	中	algo-
7	编译时优化	中	comp-
8	微优化	低	micro-

快速参考

1. 内存分配（严重）

• mem-avoid-unnecessary-clone - 避免不必要的 clone 调用
• mem-preallocate-vec-capacity - 预分配 Vec 容量
• mem-use-cow-for-conditional-ownership - 使用 Cow 实现条件所有权
• mem-use-arc-for-shared-immutable-data - 使用 Arc 共享不可变数据
• mem-avoid-format-for-simple-concatenation - 简单拼接时避免使用 format!
• mem-use-smallvec-for-small-collections - 对小型集合使用 SmallVec

2. 所有权与借用（严重）

• own-accept-str-slice-not-string - 接受 &str 而不是 &String
• own-accept-slice-not-vec - 接受 &[T] 而不是 &Vec
• own-use-into-for-flexible-ownership - 使用 Into 实现灵活的所有权处理
• own-return-borrowed-when-possible - 尽可能返回借用数据
• own-use-asref-for-generic-borrows - 使用 AsRef 实现泛型借用

3. 数据结构选择（高）

• ds-use-hashset-for-membership - 使用 HashSet 测试成员关系
• ds-use-hashmap-for-key-lookup - 使用 HashMap 查找键值
• ds-use-btreemap-for-sorted-iteration - 使用 BTreeMap 进行排序迭代
• ds-use-vecdeque-for-queue-operations - 使用 VecDeque 执行队列操作
• ds-use-entry-api-for-conditional-insert - 使用 Entry API 执行条件插入

4. 迭代器与集合模式（高）

• iter-chain-instead-of-intermediate-collect - 链接迭代器，而非先收集到中间集合
• iter-use-iter-over-into-iter-when-borrowing - 借用时使用 iter()，而非 into_iter()
• iter-use-filter-map-for-combined-operations - 使用 filter_map 执行组合操作
• iter-use-flat-map-for-nested-iteration - 使用 flat_map 处理嵌套迭代
• iter-use-extend-for-bulk-append - 使用 extend() 批量追加
• iter-use-fold-for-accumulation - 使用 fold() 执行复杂累积

5. 异步与并发（中高）

• async-avoid-blocking-in-async-context - 避免在异步上下文中阻塞
• async-use-join-for-concurrent-futures - 使用 join! 并发处理 Future
• async-use-rwlock-over-mutex-for-read-heavy - 读操作较多时使用 RwLock，而非 Mutex
• async-minimize-lock-scope - 尽量缩小锁的作用范围
• async-use-buffered-for-bounded-concurrency - 使用 buffered() 限制并发度
• async-avoid-holding-lock-across-await - 避免在 await 期间持有锁

6. 算法复杂度（中）

• algo-avoid-nested-loops-for-lookup - 查找时避免嵌套循环
• algo-use-binary-search-for-sorted-data - 对已排序数据使用二分查找
• algo-use-sort-unstable-when-order-irrelevant - 顺序无关时使用 sort_unstable
• algo-use-select-nth-unstable-for-partial-sort - 使用 select_nth_unstable 进行部分排序
• algo-use-chunks-for-batch-processing - 使用 chunks() 批量处理

7. 编译时优化（中）

• comp-use-const-for-compile-time-computation - 使用 const 进行编译时计算
• comp-prefer-static-dispatch - 优先使用静态分发，而非动态分发
• comp-reduce-monomorphization-bloat - 减少单态化膨胀
• comp-use-const-generics-for-array-sizes - 使用 const 泛型指定数组大小
• comp-avoid-repeated-parsing-of-static-data - 避免重复解析静态数据

8. 微优化（低）

• micro-use-inline-for-small-functions - 对小型热点函数应用 inline 属性
• micro-avoid-bounds-checks-in-hot-loops - 避免在热点循环中进行边界检查
• micro-use-wrapping-arithmetic-when-safe - 安全时使用环绕算术
• micro-use-byte-literals-for-ascii - 对 ASCII 使用字节字面量

参考资料

1. https://nnethercote.github.io/perf-book/
2. https://rust-lang.github.io/api-guidelines/
3. https://doc.rust-lang.org/nomicon/
4. https://tokio.rs/tokio/tutorial

相关技能

• 关于惯用模式、架构和代码组织，请参阅 rust-refactor 技能