为什么Java比同等的C++程序慢2-3个因素？

Question

我知道有一种观点认为，在引入了JIT之后，用Java编写并在JVM下运行的程序与C++程序一样快。我看到许多情况下，与C++相比，Java对于简单程序的速度非常慢，即比等效的C++程序慢2-3倍。

只需给出一个小例子:这是一个简单的基准代码，可以将粒子合并成簇：

https://github.com/chekanov/hepjet

转到"scjet_cpp“并键入" make；make”。它运行C++代码。然后转到"scjet_java“并键入" make；make”。它运行的代码与用Java编写的代码相同。

第一个C++代码在50毫秒内完成粒子合并(i7桌面)。完全相同的Java代码完成170 ms。代码没有什么特别之处，即在C++和Java中实现相同。

有什么评论吗？

Answer 1

你的测量可能有缺陷。

1. 如果您只是运行这两个应用程序并在终端中从开始到结束测量时间，那么您不是在测量执行时间，而是在测量启动时间。对于Java应用程序，这意味着这170毫秒。还包含JIT编译。
2. 此外，50 ms。对170毫秒。没有代表性。在一个循环中完成一项任务，得到50名s，而170名将更有意义。
3. 你不能只拿一个项目说：“这个语言更好，因为这个特定的项目用这个语言执行得更快。”一个项目没有足够的代表性。也许作者对C++的了解比Java更多。也许他们错过了优化代码的机会。
4. 您使用的编译器可能会产生很大的不同。有些人会创建性能糟糕的代码。其他人将使用聪明的优化技术。

还有，你的目标是什么？为了能够说："Java糟透了，每个人都应该使用C++吗？“这不是特别有建设性的。一个更有建设性的方法是使用您的团队最熟悉的技术(比如Java)构建一个应用程序，然后找到瓶颈，发现只有将项目的这一部分转移到低级语言(包括汇编程序)才能消除它。

Answer 2

这个问题没有一个答案，很大程度上是因为它并不总是正确的。事实上，可以说，这从来都不是真的。您不能度量语言的速度，只能测量某些特定实现的速度(甚至很少是整个实现的速度，只能测量它在特定代码块(S)上的执行速度。

Java代码可能比C++代码慢--有时比2或3大得多。

Java代码也可以与C++代码竞争--但是这样做通常需要更多的内存。

对于一些非常具体的东西，Java可以比类似编写的C++更快。

这就是说，是的，平均而言，用Java编写的代码运行速度将比(大致)用C++编写的等效代码慢。如果您主要关注的是执行速度，Java有许多缺点。

主要是它在很大程度上依赖于JIT编译器进行优化--但是由于用户正在等待JIT编译器的运行，所以大多数JIT编译器并不包括最昂贵的优化。由于C++编译器通常只在开发人员等待的情况下运行(或者没有人等待，在基于服务器的CI系统构建的情况下)，所以编译器在书中包含每一个优化都要合理得多。

第二个因素是密切相关的: C++供应商认为他们的客户非常关心速度。Java供应商几乎可以肯定地认为，他们的客户更关心的是特性和快速开发，而不是实现绝对最高的执行速度。这并不是说他们能够或确实完全忽视了执行速度，只是他们没有像C++供应商那样强调执行速度。

垃圾收集也会产生影响。Java (通常)使用并发的复制收集器。这在各种各样的工作负载中相当有效，当默认设置不是最优时，大多数JVM都有一些“调优旋钮”来帮助解决。

尽管如此，测试似乎表明，JVM需要比等效的C++代码更多的内存，甚至希望以(大约)相同的速度运行。特别是当您在内存受限的情况下运行时，垃圾收集的开销可能会大幅度增加。这通常不是因为垃圾收集器运行的频率(本身)，而是因为当垃圾收集器运行时，许多对象仍然是“活的”。复制收集器的工作方式是将"live“(可达的)对象复制到新位置，因此理想情况下，您希望几乎所有对象在运行之前都是”死的“(不可到达的)。由于内存较少，它不仅运行频率更高，而且每次迭代花费的时间更长，因为更少的对象已经老化到足以“死”，更多的对象仍然可以访问(因此需要复制)。

在运行时完成的工作量与编译时的工作量也有差异。C++高度强调在编译时尽可能多地进行操作。例如，所有很酷的模板“东西”都发生在编译时(在某些情况下，代价是编译时间长得可怕)。尽管语法相似，但很多(大多数？)Java在其泛型系统中对类型的强制执行发生在运行时。Java还包括(和许多Java程序使用的)诸如反射之类的东西，这在C++中根本不存在。

Java还增加了一些方便的特性，比如自动装箱，这使得在看似简单的操作中增加相当多的开销是相当容易的，而这种方式并不是马上就能显现出来的。C++也有一些这样的功能，但是(在我看来)它们的数量都较少，而且它们的有害影响通常比较小(但我对此的看法很可能受到这样一个事实的影响:我对C++的了解要好得多，所以在我看来，类似的问题在C++中可能比在C++中更明显)。

一句话:很难指出Java程序比C++程序慢的一个具体原因。虽然这是真的很多时候，但其发生的原因大不相同，在许多情况下，似乎更多的是“一千个缺口的死亡”，而不是一个单一的因素。

Answer 3

至于为什么Java会慢一些：-

• JVM需要解释伪机器代码，C++盲目地执行本机代码。
• JVM管理内存，C++则由程序员来管理内存，它更高效，但也更容易出错。
• JVM需要启动，然后加载和解释各种类；使用C++程序，加载基本上是将指令从磁盘复制到内存，在许多情况下(使用DLL、.so、共享库等)。程序将已经加载，并已在内存中准备就绪。这实际上是Java最大的性能问题，使得该语言完全不适合在短时间内独立执行。

虽然java的速度可能比C++慢三倍，但它的速度通常与C++一样快。当您在3 3ghz处理器上运行时，您必须扪心自问这是否真的很重要，因为3 3ghz处理器大部分时间都在等待内存被加载(或者更糟糕的磁盘IO)。

方程的另一个方面(非常主观，但有多年的经验支持)是Java程序的开发速度可以快三倍。工具集功能更强，有大量可供选择的非常好的库，需要注意的问题也有限(没有if (a = b)，没有将指针与指向的指针混在一起)。

就我个人而言，在我觉得需要速度的地方，我用普通C语言编写代码，这是一种我非常熟悉的语言，系统性能受限的部分往往很小，而且定义得很好。

所以它的C代表速度。用于生产代码的Java。Groovy或Python用于其他一切！