高效地将Java列表转换为Matlab矩阵

Question

我正在从Matlab调用Google Protocol Buffers Java API。这个过程进行得相当顺利，但是我遇到了一个性能瓶颈。大部分数据以以下类型的对象返回：

java.util.Collections$UnmodifiableRandomAccessList

实际上它们包含了一系列浮点数。我需要将其转换为Matlab矩阵。目前我发现的最佳方法是调用：

cell2mat(cell(Q.toArray()))

然而，在该代码中，那一行成为了巨大的性能瓶颈。

请注意，我知道FarSounder Matlab解析生成器用于Google Protocol Buffers，但不幸的是，它们非常慢。如下所示是我的问题的一些粗略基准速度（YMMV），速度越快越好：

- Farsounder Matlab：0.03 - 纯Python：1 - 从Matlab调用的Java API（仅解析和提取元数据）：10 - 从Matlab调用的Java API（解析和提取元数据和数据）：0.25

如果不考虑将java.util.Collections$UnmodifiableRandomAccessList转换为Matlab矩阵的开销，那么从Matlab调用Java API的方法将显得非常有前途。 是否有更好的方法将此Java对象转换为Matlab矩阵？ 请记住，返回此类型的方法位于自动生成的代码中。

- Andrew McLean

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我的建议是尽可能减少调用MATLAB-Java桥的次数。例如，如果您从MATLAB循环内部调用Java代码，请在Java代码中收集所有输出，然后从MATLAB进行单个方法调用。您能否分享一些最小化的代码供我们测试（我知道Java代码是自动生成的）？ - Amro

Answer 1

您最好编写一小段额外的Java代码，就像这样：

import java.util.List;
import java.util.ListIterator;

class Helper {
    public static float[] toFloatArray(List l) {
        float retValue[] = new float[l.size()];
        ListIterator iterator = l.listIterator();
        for (int idx = 0; idx < retValue.length; ++idx ){
            // List had better contain float values,
            // or else the following line will ClassCastException.
            retValue[idx] = (float) iterator.next();
        }
        return retValue;
    }
}

我能够看到的：

>> j = java.util.LinkedList;
>> for idx = 1:1e5, j.add(single(idx)); end
>> tic, out = Helper.toFloatArray(j); toc
Elapsed time is 0.006553 seconds.
>> tic, cell2mat(cell(j.toArray)); toc
Elapsed time is 0.305973 seconds.

- Edric

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这个工作完美无缺。使用这种方法，基准速度从0.25现在增加到了6。这使得从Matlab调用JAVA API成为我迄今尝试过的最快的方法。恐怕我没有足够的声望点来赞同这个答案。 - Andrew McLean

Answer 2

根据我的经验，最高效的解决方案是编写一组小的Java帮助程序，将列表转换为原始类型的纯数组。这些数组可以很好地映射到Matlab中的矩阵。例如，如果上述操作返回一个java.lang.Float数组，则该帮助程序可能如下所示：

public static float[] toFloats(Float[] floats) {
    float[] rv = new float[floats.length];
    for (int i=0; i < floats.length; i++) rv[i] = (float) floats[i];
    return rv;
}

在Matlab中，cell2mat(cell(Q.toArray())) 将会变成：

some.package.toFloats(Q.toArray());

显然，您可以修改辅助函数直接获取您的列表，避免需要调用toArray()（这实际上是否会创建一个副本）。

- sebastian