Lua脚本是C语言实现的脚本，广泛应用于客户端扩展脚本，例如魔兽世界等网游。但是Lua的性能一般，并且有许多不好的实现，误用会大大降低系统的性能。 网络上有一些关于Lua脚本性能优化的资料，但是都是针对Lua撰写的，写作年代较早，一些优化技巧不完全正确，而且没有针对LuaJIT优化过后的代码进行考虑。 本章对于Lua的一些语法，在Lua和LuaJIT中进行比较测试，并给出相关优化数据和结论。
由于LuaJIT的性能较Lua有很大的提高，在测试时使用的循环次数不同，以避免时间太短导致测量不准确。 在结果中，In LuaJIT (100x)表示LuaJIT中执行性能但愿测试次数是Lua中的100倍。
相关参考资料：
- Roberto Ierusalimschy. Lua Performance Tips. http://www.lua.org/gems/sample.pdf
- Lua Performance: http://springrts.com/wiki/Lua_Performance
变量局部化
Lua变量区分为全局变量和局部变量。Lua为每一个函数分配了一套多达250个的寄存器，并用这些寄存器存储局部变量，这使得Lua中局部变量的访问速度很快。 相反的是，对于全局变量，Lua需要将全局变量读出存入当前函数的寄存器中，然后完成计算之后再存回全局变量表中。 这样，一个类似a = a + b这样的简单计算，若a和b为局部变量，则编译之后只生成一条Lua指令，而若为全局变量，则生成4条Lua指令。Lua Performance Tips中提到，将全局变量变为局部变量，然后在使用进行访问，速度可以提升约30%，编写如下代码进行实验：
代码和结果
function nonlocal()
local x = 0
for i = 1, 100 do
x = x + math.sin(i)
end
return x
end
local sin = math.sin
function localized()
local x = 0
for i = 1, 100 do
x = x + sin(i)
end
return x
end
--[[------------------------
In Lua (1x)
ID Case name t1 t2 t3 t4 t5 avg. %
1 Non-local 1.66 1.65 1.65 1.66 1.66 1.656 100%
2 Localized 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 75.48%
In LuaJIT (2x)
ID Case name t1 t2 t3 t4 t5 avg. %
1 Non-local 1.3 1.31 1.3 1.3 1.3 1.302 100%
2 Localized 1.3 1.3 1.3 1.29 1.3 1.298 99.69%
--]]------------------------结论 在普通Lua的解释下，行为和//Lua Performance Tips//中所述大致一致，调用全局变量中的函数大约会慢30%。 而在LuaJIT的解释下，两者差异不明显。 不是一定需要将全局变量中的变量转变为局部变量。
多重条件判断
在Lua中，唯一的数据结构table是哈希表，创建、销毁和迭代都需要创建很多资源。 本例对比当判断较多条件时，使用连续逻辑表达式和使用table的性能。
代码和结果
function use_or()
local x = 0
for _, v in pairs(states) do
if "alabama" == v or
"california" == v or
"missouri" == v or
"virginia" == v or
"wisconsin" == v then
x = x + 1
end
end
return x
end
function use_table()
local x, vals = 0, {"alabama", "california", "missouri", "virginia", "wisconsin"}
for _, v in pairs(states) do
for _, s in pairs(vals) do
if s == v then x = x + 1 end
end
end
return x
end
--[[------------------------
In Lua (1x)
ID Case name t1 t2 t3 t4 t5 avg. %
1 Use OR 0.39 0.38 0.39 0.39 0.38 0.386 100%
2 Use table 1.85 1.84 1.84 1.85 1.84 1.844 477.72%
In LuaJIT (10x)
ID Case name t1 t2 t3 t4 t5 avg. %
1 Use OR 0.6 0.6 0.59 0.59 0.6 0.596 100%
2 Use table 2.82 2.85 2.86 2.86 2.85 2.848 477.85%
--]]------------------------结论 当判断较多逻辑条件时，应当使用简单的逻辑运算，而table创建、销毁和迭代的开销较大，应避免使用。 尽管使用循环的方法，程序可能具有较好的可读性，但是性能会严重下降。 使用逻辑表达式判断，采取较好的写法也可以获得可读性。
函数调用
函数是我们对功能进行封装的基本方法，但是函数的调用也是具有一定的开销，本例反映了函数调用的时间开销问题。 其中，直接计算部分在测试函数中内嵌代码进行阶乘计算，而函数调用部分则使用另外封装的阶乘计算函数。
代码和结果
function direct_compute()
local x = 0
for i = 1, 30 do
local r = 1
for j = 1, i do
r = r * j
end
x = x + r
end
return x
end
function fact(x)
local result = 1
for i = 1, x do
result = result * i
end
return result
end
function call_function()
local x = 0
for i = 1, 30 do
x = x + fact(i)
end
return x
end
--[[------------------------
In Lua (1x)
ID Case name t1 t2 t3 t4 t5 avg. %
1 Direct compute 1.17 1.17 1.17 1.17 1.18 1.172 100%
2 Call function 1.5 1.5 1.51 1.51 1.5 1.504 128.33%
In LuaJIT (10x)
ID Case name t1 t2 t3 t4 t5 avg. %
1 Direct compute 1.08 1.08 1.08 1.08 1.07 1.078 100%
2 Call function 1.32 1.32 1.33 1.32 1.32 1.322 122.63%
--]]------------------------
结论 使用函数封装之后，消耗的时间Lua中增加28%，LuaJIT中增加22%。如果是会反复调用的功能，如无必要，如代码复用等问题，则应当尽可能避免多次调用函数。
尾递归
在一般的编程语言中，函数递归会占用栈空间，层次很深的递归容易导致栈溢出。 在一些编程语言，尤其是函数式编程语言中，对一种特殊的递归方法——尾递归进行了优化。 Lua中也是如此，使得尾递归的函数在递归开始时会释放当前函数的调用栈空间，从而保证多级递归也不会额外占用栈空间。 本例中展示尾递归的性能，使用普通递归、普通循环和尾递归三种方法编写计算阶乘的程序，并以普通递归方法作的数据为对比的基准。
代码和结果
-- 普通递归
function fact_recurse(x)
if x <= 1 then return 1 end
return x * fact_recurse(x - 1)
end
-- 普通循环
function fact_normal(x)
local result = 1
for i = 2, x do
result = result * i
end
return result
end
-- 尾递归
function fact_tail(x, r)
local result = r or 1
if x <= 1 then return result end
return fact_tail(x - 1, result * x)
end
--[[------------------------
In Lua (1x)
ID Case name t1 t2 t3 t4 t5 avg. %
1 Normal recurse 1.88 1.88 1.89 1.88 1.88 1.882 100%
2 Normal loop 0.5 0.49 0.5 0.5 0.49 0.496 26.35%
3 Tail recurse 1.99 2 1.99 1.99 1.99 1.992 105.84%
In LuaJIT (20x)
ID Case name t1 t2 t3 t4 t5 avg. %
1 Normal recurse 3.02 3 3 3 2.99 3.002 100%
2 Normal loop 0.98 0.97 0.97 0.97 0.98 0.974 32.45%
3 Tail recurse 1.06 1.07 1.07 1.07 1.07 1.068 35.58%
--]]------------------------结论 虽然Lua中强调了对尾递归的优化，但是实际执行结果表明，Lua中的尾递归只是对栈空间的分配进行了优化，速度并没有比普通递归有提升。 而在LuaJIT中，使用尾递归编写的函数具有与普通循环相接近的性能。 不过尾递归函数不太容易编写，在实际使用过程中可以使用。
Table
table追加
Lua的标准库函数中，并不是所有函数都实现得很好，尤其是table数据结构的实现性能较差，table.insert函数就是一个性能较低的函数。
代码和结果
function table_insert()
local t = {}
for i = 1, 1000, 2 do
table.insert(t, i)
end
return t
end
function table_insertL()
local t, insert = {}, table.insert
for i = 1, 1000, 2 do
insert(t, i)
end
return t
end
function use_counter()
local t, c = {}, 1
for i = 1, 1000, 2 do
t[c], c = i, c + 1
end
return t
end
function use_length()
local t = {}
for i = 1, 1000, 2 do
t[#t + 1] = i
end
end
--[[------------------------
In Lua (1x)
ID Case name t1 t2 t3 t4 t5 avg. %
1 table.insert G 2.72 2.73 2.72 2.73 2.72 2.724 100%
2 table.insert L 2.24 2.24 2.24 2.24 2.24 2.24 82.23%
3 use counter 1.13 1.13 1.14 1.12 1.13 1.13 41.48%
4 use length 1.43 1.44 1.43 1.43 1.43 1.432 52.57%
In LuaJIT (5x)
ID Case name t1 t2 t3 t4 t5 avg. %
1 table.insert G 3.69 3.69 3.68 3.68 3.69 3.686 100%
2 table.insert L 3.75 3.75 3.75 3.75 3.74 3.748 101.68%
3 use counter 0.86 0.85 0.85 0.86 0.85 0.854 23.17%
4 use length 3.71 3.71 3.71 3.71 3.71 3.71 100.65%
--]]------------------------结论
当需要生成一个数组，并往数组的尾部添加数据时，应当尽可能的使用计数器，如果没办法使用计数器，也应当使用#运算符先求出数组的长度，然后使用计数器插入数组。
