Java运行时性能与本机C / C ++代码？

Question

我越来越习惯使用Java编程而不是使用C ++或C.我希望能够了解使用JVM解释器所带来的性能损失，而不是本机执行相同的“项目”。我意识到这里有一定程度的主观性;该计划的质量将在很大程度上取决于良好的实施。我对一般意义上的以下几个方面感兴趣：

• 使用解释器时必须有一些开销基线。是否有一些一般的经验法则要记住？ 10％15％？ （我凭空掏出这些数字）我偶尔读过一篇博客，说Java代码几乎和本机代码一样快，但我认为这可能有偏见。

• JVM垃圾收集器是否会为运行时性能增加大量开销？我知道Cocoa应用程序已经开始使用垃圾收集模型，我同意它使编程变得更简单，但代价是什么？

• 从Java进行系统调用的开销是多少？例如，创建Socket对象而不是C套接字API。

• 最后，我回想一下JVM实现是单线程的。如果这是真的（我对此持怀疑态度），这是否意味着Java线程真的不是真正的线程？通常，java线程是否与底层内核提供的线程相对应？ Java应用程序是否与本机应用程序来自多个核心/多个CPU的方式相同？

了解JVM和Java程序性能的复杂性的开发人员的任何建议都将非常感激。感谢。

Answer 1

Answer 2

请参阅here，了解详细信息。

Answer 3

java和c＃（以及objective-c）都没有本机代码那么快。但这只有在您遇到工程时限的问题时才有意义。因为您将有时间使用高级语言设计更好的算法。

所以基本上，如果你正在开发一种设备，你要建造一年一百万，或者电池供电，你就不用java或c＃来构建它的核心功能。但是，您可以添加lisp解释器以轻松实现自定义。微软不打算用c＃作为SQL服务器的核心，而性能真的很重要。另一方面，MS可以期望用户拥有高端硬件，可以用作慢速但高生产率技术的展示。

请注意，我目前在Pharo Smalltalk中进行大部分编程，这比java，c＃或objective-c慢很多，甚至不是最快的Smalltalks之一。生产力胜过绩效。

Answer 4

解决您的每一点：

• 解释代码的开销远远高于10-15％（我猜的是3x-5x或更高）。为了降低到10-15％，你必须使用某种形式的机器代码编译步骤（即JIT）。 （尝试在关闭JIT的情况下运行JVM，你会看到性能下降就像摇滚一样。）
• 垃圾收集确实会对性能产生影响，但我会说每个人都同意这是值得的。如果您能负担字节码编译/解释开销，那么您也可以承担gc开销。
• 在Java中，套接字编程比在C / C ++中容易得多，如果这就是你所要求的。从性能上讲，套接字I / O开销在Java执行开销上占主导地位。
• 大多数现代JVM都有真正的线程，即每个Java线程都由内核线程执行，允许Java线程利用现代多核CPU。

Answer 5

很多人低估了java的性能。我曾经对此感到好奇，并在java中编写了一个简单的程序，然后在c中编写了一个等价的程序（除了用for循环和一个大型数组做一些操作）。我不记得确切的数字，但我知道当c程序没有使用任何优化标志（在gcc下）编译时，java击败了c。正如预期的那样，当我最终用积极优化编译它时，c领先。说实话，这不是一个科学实验，但确实给了我一个了解java所处位置的基线。

当然，当你开始做需要系统调用的事情时，java可能会进一步落后。虽然，我已经看到100MB / s的磁盘和网络读取性能与在适度硬件上运行的java程序。不知道究竟是什么说的，但它确实向我表明它对于我需要的任何东西都足够好。

对于线程，如果你的java程序创建了2个线程，那么你有2个真正的线程。

Answer 6

http://www.w3sys.com/pages.meta/benchmarks.html

http://www.freewebs.com/godaves/javabench_revisited/

http://en.wikipedia.org/wiki/Comparison_of_Java_and_C%2B%2B#Performance

http://blog.dhananjaynene.com/2008/07/performance-comparison-c-java-python-ruby-jython-jruby-groovy/

http://www.irrlicht3d.org/pivot/entry.php?id=446

等等。事实是 - 没关系。瓶颈和慢速软件是由开发人员创建的，而不是由语言创建的（至少现在如此）。

Answer 7

实际上，VM可以在运行时根据C / C ++编译器无法完成的仅在运行时可用的信息进行大量优化。因此，在大多数情况下，JVM至少与本机程序一样快。

Brian Goetz在他的演讲Towards a universal VM中回答了大部分问题（如果不是全部问题）。

Answer 8

这个问题没有一个简单的答案。编写C风格的C ++是可能的（甚至是个好主意），但是一旦你尝试在C中继承，事情就会变得难看。因此，忽略C并使用 Java -vs-C ++ ，因为它们彼此更接近。

要真正了解它，您需要在两种语言中以类似的方式编写两个相对较大的应用程序。如果你这样做，那么你是使用STL和Java集合类，还是自己编写并在语言之间移植它们？如果你使用原生的那个，那么它取决于哪个实现更快，就像你使用自己的实现一样，你没有测试应用程序的实际速度。

我会说你需要尽可能地编写应用程序，但是在有意义的地方使用特定于语言的库/习语。 C ++和Java代码虽然相似，却有不同的处理方式 - 在Java中使用简单的东西在C ++中可能非常难，反之亦然。

现代GC实现不会增加太多开销，如果您愿意，可以切换到GC in C++进行比较： - ）

Java运行时可以做的一些事情通常不会在C ++编译器中完成，例如内联虚拟方法的能力。

对于系统类型的东西，Java通常会调用C调用，因此存在开销（尽管JNI比以前更快）。

线程取决于实现。 Sun过去常常使用“绿色线程;对于Solaris，但已经很久了。据我所知最多（全部？），现代虚拟机使用本机线程。

简而言之，我认为Java -vs-C ++的开销百分比并不是一个好的指标，而且你发现的任何一个都可能是不代表现实世界的微基准（不幸的是）。

Answer 9

需要记下的重要事项是

Java字节码JIT编译为特定于特定硬件的更优化代码

VS

为一般硬件编译和优化的C代码，因此无法利用特定硬件提供的功能

Answer 10

由于你的目标是非常适度的“我希望能够理解性能......”你应该能够通过检查<中显示的程序和测量来完成大部分工作。 strong>计算机语言基准游戏。

如您所知，Java和C ++

• 您可以查看程序源代码并自行决定哪些Java programs与C和C++ programs

中的哪一个进行比较是合理的

• 您可以查看the dozen different tasks并自行决定哪些人会理解“每种语言的最基本功能”

• 您可以查看different approaches to multicore或programs forced onto one core

• 您可以查看JVM启动的可能性or might not effect those measurements

但你必须思考关于whether measurements of tiny programs can plausibly indicate the likely performance of your application。

Answer 11

如今的多线程和分布式模式消除了对本机速度的需求，Java 可以达到 C++ 速度，并且在某些情况下可以更快，但总的来说，我们可以说 C++ 比 Java 快一点，可以说是 10-20%，这可以通过在负载均衡器之后添加另一个服务来忽略，因此 4 个 c++ 服务可以做什么 5 个 java 服务可以以相同的速度执行，3 个 c++ 线程可以做什么 4 个 java 线程可以以相同的速度执行。 另一个重要因素是代码本身，好的java代码可以比坏的c++代码更快，java有更大的社区和更强的支持以及更稳定的库和工具。 所以对于服务器端 java 是更好的选择，可以节省时间并导致更稳定和高性能的代码