Java运行时性能与本机C / C ++代码？

韦胜泫

2023-03-14

问题内容：

与使用C
++或C相比，使用Java进行编程变得越来越舒适。我希望能感觉到使用JVM解释器引起的性能下降，而不是本地执行相同的“项目”。我意识到这里有一定程度的主观性。程序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方面感兴趣：

使用解释器时，必须有一些开销基线。有一些一般的经验法则要记住吗？10％15％？（我凭空想出了这些数字）我读过偶尔的博客，指出Java代码几乎与本地代码一样快，但是我认为这可能是有偏见的。
JVM垃圾收集器是否会显着增加运行时性能的开销？我知道Cocoa应用程序已经开始使用垃圾回收模型，并且我同意它使编程变得简单得多，但是要付出什么代价呢？
从Java进行系统调用的开销是多少？例如，创建一个与C套接字API相对的Socket对象。
最后，我记得在某处读到JVM实现是单线程的。如果这是真的（我对此表示怀疑），这是否意味着Java线程确实不是真正的线程？通常，Java线程是否对应于底层内核提供的线程？Java应用程序是否可以像本机应用程序从多个核心/多个cpu中受益一样？

来自开发人员的任何了解JVM和Java程序性能复杂性的建议都将不胜感激。谢谢。

问题答案：

Java不是一种解释型语言，并且没有用于多个版本。Java字节码是即时进行JIT处理的。（从技术上讲，它仍然会解释一些代码，但是任何在性能方面重要的事情都会得到JIT处理）

至于性能，到底有什么让您疯狂地想到“存在开销的基线”？没有。从来没有，永远也不会。不在C 和Java之间，也不在Python和Javascript或
任何其他两种语言之间。在某些情况下，特定版本的JVM的性能将比特定的C
编译器的性能更快，并且特定的C ++编译器的性能将优于特定的JVM。

因此，您所选择的语言的“开销”完全取决于1）您希望代码执行的操作，以及2）您如何编写代码。

如果您使用Java程序并将其转换为C ++，则结果几乎肯定会变慢。

如果您使用C ++程序并将其转换为Java，则运行速度也会变慢。

并不是因为一种语言比另一种语言“更快”，而是因为原始程序是为一种语言编写的，并且经过精心设计以适合该
种语言。将其翻译成另一种语言的任何尝试都会失去这一优势。您最终得到的是C 风格的Java程序（无法在JVM上高效运行）或Java风格的C
程序（也将同样运行得 很差） 。

两种语言规范均未包含“结果必须比语言y慢至少x％”的子句。您的C ++编译器和JVM都竭尽所能，以使事情快速发展。

然后，您今天看到的性能特征明天可能会改变。语言没有速度。

但要回答您的特定问题：

使用解释器时，必须有一些开销基线。有一些一般的经验法则要记住吗？10％15％？我偶尔读过一篇博客，指出Java代码几乎与本地代码一样快，但是我可能对此有偏见。

如上所述，这取决于。对于许多常见任务，您通常不会以任何方式看到超过百分之几的差异。对于某些用例，您会看到更大的差异（无论哪种方式。两种语言在性能方面都有优势。JVM有一些开销，但也有巨大的优化机会，尤其是垃圾收集器）

JVM垃圾收集器是否会显着增加运行时性能的开销？我知道Cocoa应用程序已经开始使用垃圾回收模型，并且我同意它使编程变得简单得多，但是要付出什么代价呢？

基本上没有。平均而言，由于许多原因，垃圾收集器比手动内存管理要 快得多 ：

GC的主要问题在于，尽管平均而言垃圾回收器的性能更好，但是您却无法控制何时
获取性能成本。手动内存管理可确保您在等待清理内存时不会暂停线程。垃圾收集器几乎可以在任何时候决定暂停该进程并清理内存。在几乎所有情况下，这都足够快，这毫无疑问，但是对于至关重要的实时资料而言，这是一个问题。

（另一个问题是您失去了一些表达能力。在C
++中，RAII用于管理各种资源。在Java中，您不能使用RAII。相反，GC为您以及所有其他资源处理内存，您很麻烦，必须自己尝试很多try /
finally块。没有理由不能以GC语言编写RAII，但是Java或C＃都不提供RAII）

从Java进行系统调用的开销是多少？例如，创建一个与C套接字API相对的Socket对象。

大致相同。为什么会有所不同？当然，Java必须调用相关的OS服务和API，因此只需要一点点开销，但是实际上您可能不会注意到。

最后，我记得在某处读到JVM实现是单线程的。如果这是真的（我对此表示怀疑），这是否意味着Java线程确实不是真正的线程？通常，Java线程是否对应于底层内核提供的线程？Java应用程序是否可以像本机应用程序从多个核心/多个cpu中受益一样？

Java可以使用多个线程，是的。JVM 本身可能是单线程的（从某种意义上说，所有JVM服务都在同一线程上运行），我对此一无所知。但是您的Java
应用程序 可以使用任意数量的线程，并且它们映射到OS线程，并且将使用多个内核。