【Unity】LINQとfor文の負荷検証どっちを使うべき？

こんにちは、Unityエンジニアのオオバです。

お悩みさん

LINQって便利だけど重い？

forとLINQってどっちが軽い？

オオバ

本記事ではこれらの悩みを解決します。

C#を使う上でLINQは非常に便利な機能なのは言うまでもありません。

しかし実際のプロダクトへ組み込む際の負荷は知っておくべきです。便利でソースコードの見通しは良いけど激重だったみたいなことがあってはいけませんよね。

そこで本記事ではLINQとfor文の負荷を比較していきます。自分のゲームにLINQを使うかどうか迷っている方はぜひ参考にしてみてください。

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LINQとは
検証する対象LINQ

FirstOrDefaultの場合
Firstの場合
Anyの場合
Where後ToArrayの場合
Where後ToListの場合
Whereだけの場合
List型for文の場合
List型foreach文の場合
IList型for文の場合
IList型foreach文の場合
Array型for文の場合
Array型foreach文の場合

検証結果まとめ表
それでもオオバはLINQを使う
まとめ

LINQとは

LINQは「Language Integrated Query」の略で、C# コレクションやデータベースのデータを直感的に扱えるクエリ言語で、データを「検索」「並べ替え」「抽出」するときにとても便利です。

int[] numbers = { 1, 2, 3, 4, 5 };  

// LINQを使って偶数を抽出  
var evens = numbers.Where(n => n % 2 == 0).ToArray();  

foreach (var num in evens)  
{
    Debug.Log(num); // 2, 4  
}

例えば上記のコードは1〜5の配列ですが、偶数だけを抽出した配列を1行で書けます。このようにLINQはC#でデータを簡単に検索・操作するための仕組みということです。

便利なLINQなのですがそれなりに負荷もかかるため、本記事ではパフォーマンスを計測してどう付き合っていくかを考察していきます。

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検証する対象LINQ

今回の検証対象のLINQは使用頻度が高い次のフィルタ系にしぼりました。

FirstOrDefault/First
Any
Where

検証方法はUnityProfilerです。項目で言うと「Time ms(実行時間)」と「GC Alloc」です。実行時間は文字通りで、高ければ高いほどFPSの低下につながります。

GC Allocは1フレーム辺りのヒープメモリを確保する容量です。数値が高いとGCの発生回数が増えてしまい、プロダクトのパフォーマンスを大きく下げてしまう場合があります。なぜならGCが発生するとゲーム中の大きなカクつきにつながることが多いからです。

またfor、foreachを計測していきますが、コレクションの種類もList、IList、Arrayの3種類で検証していきます。

また今回の検証では数値を可視化しやすくするため以下の条件にしています。

配列要素数を10000個
1フレーム内の実行回数を100回

UnityProfilerで検証するため、検証箇所に「Profiler.BeginSample」と「Profiler.EndSample」を仕込んでいきます。

検証デバイスはiPhone16Proとしました。

【Unity】LINQとfor文の負荷検証どっちを使うべき？_0

Unityエディタで計測するとノイズが入り不安定な結果になったためです。

では早速検証を進めていきます。各LINQの検証コードとその結果を記述しています。

最後に分かりやすくまとめていますので、結果だけ見たい方は記事後半までジャンプしてください。

FirstOrDefaultの場合

Profiler.BeginSample("### FirstOrDefault ###");  
for (int i = 0; i < count; i++)  
{
    list.FirstOrDefault(x => x == searchKey);  
}
Profiler.EndSample();

【Unity】LINQとfor文の負荷検証どっちを使うべき？_1

Firstの場合

Profiler.BeginSample("### First ###");  
for (int i = 0; i < count; i++)  
{
    list.First(x => x == searchKey);  
}
Profiler.EndSample();

【Unity】LINQとfor文の負荷検証どっちを使うべき？_2

FirstOrDefaultとFirstはほぼほぼ同じ結果となりました。

Anyの場合

Profiler.BeginSample("### Any ###");  
for (int i = 0; i < count; i++)  
{
    list.Any(x => x == searchKey);  
}
Profiler.EndSample();

【Unity】LINQとfor文の負荷検証どっちを使うべき？_3

意外だったのがAnyです。FirstOrDefault, Firstとほぼ同じ結果だから。コレクション内に存在するかしないかboolを返すだけなので最も処理負荷が軽くなると思っていたためです。

Where後ToArrayの場合

Profiler.BeginSample("### Where and ToArray ###");  
for (int i = 0; i < count; i++)  
{
    list.Where(x => x == searchKey).ToArray();  
}
Profiler.EndSample();

【Unity】LINQとfor文の負荷検証どっちを使うべき？_4

Where後ToListの場合

Profiler.BeginSample("### Where and ToList ###");  
for (int i = 0; i < count; i++)  
{
    list.Where(x => x == searchKey).ToList();  
}
Profiler.EndSample();

【Unity】LINQとfor文の負荷検証どっちを使うべき？_5

ToArrayに比べてToListの方がメモリ確保量が多いことが分かりました。

Whereだけの場合

Profiler.BeginSample("### Where only ###");  
for (int i = 0; i < count; i++)  
{
    list.Where(x => x == searchKey);  
}
Profiler.EndSample();

【Unity】LINQとfor文の負荷検証どっちを使うべき？_6

Whereだけの場合は高速ですが、それでもメモリは確保するということを覚えておきましょう。

List型for文の場合

Profiler.BeginSample("### for（List） ###");  
for (int i = 0; i < count; i++)  
{
    for(var j = 0; j < list.Count; j++)  
    {
        if(list[j] == searchKey)  
        {
            break;  
        }
    }
}
Profiler.EndSample();

【Unity】LINQとfor文の負荷検証どっちを使うべき？_7

List型foreach文の場合

Profiler.BeginSample("### foreach（List）###");  
for (int i = 0; i < count; i++)  
{
    for(var j = 0; j < list.Count; j++)  
    {
        if(list[j] == searchKey)  
        {
            break;  
        }
    }
}
Profiler.EndSample();

【Unity】LINQとfor文の負荷検証どっちを使うべき？_8

IList型for文の場合

Profiler.BeginSample("### for（IList）###");  
for (int i = 0; i < count; i++)  
{
    for(var j = 0; j < ilist.Count; j++)  
    {
        if(list[j] == searchKey)  
        {
            break;  
        }
    }
}
Profiler.EndSample();

【Unity】LINQとfor文の負荷検証どっちを使うべき？_9

IList型foreach文の場合

Profiler.BeginSample("### foreach（IList）###");  
for (int i = 0; i < count; i++)  
{
    foreach(var a in ilist)  
    {
        if(a == searchKey)  
        {
            break;  
        }
    }
}
Profiler.EndSample();

【Unity】LINQとfor文の負荷検証どっちを使うべき？_10

Array型for文の場合

Profiler.BeginSample("### for（Array）###");  
for (int i = 0; i < count; i++)  
{
    for(var j = 0; j < array.Length; j++)  
    {
        if(array[j] == searchKey)  
        {
            break;  
        }
    }
}
Profiler.EndSample();

【Unity】LINQとfor文の負荷検証どっちを使うべき？_11

Array型foreach文の場合

Profiler.BeginSample("### foreach（Array）###");  
for (int i = 0; i < count; i++)  
{
    foreach(var a in array)  
    {
        if(a == searchKey)  
        {
            break;  
        }
    }
}
Profiler.EndSample();

【Unity】LINQとfor文の負荷検証どっちを使うべき？_12

以上のような検証結果になりました。これらの結果を表にまとめてみます。

検証結果まとめ表

処理名	処理時間	GC Alloc
First	3.39ms	16.4KB
FirstOrDefault	3.27ms	16.4KB
Any	3.41ms	16.4KB
Where後ToArray	9.63ms	27.7KB
Where後ToList	9.48ms	28.1KB
Whereのみ	0.08ms	19.5KB
List型のfor文	0.78ms	0KB
List型のforeach	0.80ms	0KB
IList型のfor文	1.56ms	0KB
IList型のforeach	3.00ms	3.9KB
配列のfor文	0ms	0KB
配列foreach	0ms	0KB