В чем причина медленных вызовов из JavaScript кода к аддонам на C, C++ или подключенных через N-API?nodejs-13

Основные факторы влияющие на производительность

1. Граница между JavaScript и нативным кодом

Переход между JS и C++ требует сериализации/десериализации данных и контекстного переключения:

const addon = require('./native-addon');
// Каждый такой вызов - переход между V8 и нативным кодом
const result = addon.compute(42);

2. Маршалинг данных

Преобразование типов между JS и C++:

JavaScript тип	C++ тип	Накладные расходы
Number	double/int32_t	Минимальные
String	char*/v8::String	Копирование
Object	v8::Object	Глубокий анализ
Buffer	char*	Копирование

3. N-API накладные расходы

Хотя N-API стабильнее Native Abstractions, он добавляет уровень абстракции:

napi_status napi_get_value_double(napi_env env, napi_value value, double* result);

Каждый вызов N-API функции:

1. Проверяет аргументы
2. Конвертирует типы
3. Обрабатывает возможные ошибки

4. Управление памятью

• V8 garbage collector vs ручное управление в C++
• Копирование данных вместо разделяемой памяти
• Создание временных объектов

5. Блокировка Event Loop

Синхронные вызовы нативного кода блокируют основной поток:

// Этот вызов остановит весь Event Loop
const result = addon.syncCompute();

Пример замедления

Нативный метод, который просто возвращает число:

Napi::Number Add(const Napi::CallbackInfo& info) {
  double a = info[0].As<Napi::Number>().DoubleValue();
  double b = info[1].As<Napi::Number>().DoubleValue();
  return Napi::Number::New(info.Env(), a + b);
}

Вызов из JS:

const sum = addon.add(2, 3); // В 100-1000 раз медленнее чисто JS

Оптимизации

1. Пакетные операции:

   • Передавать массивы вместо отдельных значений
   • Выполнять больше работы за один вызов

2. Асинхронные вызовы:

   • Использовать worker threads
   • N-API async operations

3. Буферы вместо объектов:

   • Работать с Binary Data напрямую

4. Кэширование часто используемых значений:

static napi_value cachedValue;
if (!cachedValue) {
  napi_create_string_utf8(env, "cached", NAPI_AUTO_LENGTH, &cachedValue);
}

Резюмируем

1. Основные причины замедления:

   • Контекстное переключение между JS и C++
   • Маршалинг и проверка типов
   • Накладные расходы N-API
   • Управление памятью

2. Критические моменты:

   • Синхронные вызовы особенно дороги
   • Сложные структуры данных требуют больше преобразований
   • Каждый вызов - отдельная операция

3. Оптимизации:

   • Уменьшение количества вызовов
   • Использование буферов
   • Асинхронные интерфейсы
   • Пакетная обработка

Для максимальной производительности минимизируйте переходы между JS и нативным кодом и оптимизируйте передачу данных.