为什么Java程序的执行时间比C语言中的相同程序要长？

Question

所以我有两个程序做同样的事情，一个用 C 编写，另一个用 Java 编写。它们都创建 50 个线程并等待所有线程完成，然后终止。

为了了解两个程序之间的时间差，我在 Linux 中使用“time”命令来获取执行时间。

对于 C 程序，总执行时间为 0.020 秒，而 Java 版本则需要 0.663 秒才能完成。

我尝试寻找答案，但我发现的只是一些文章，例如（这 两篇）说 Java 实际上比 C 更快，我认为这是无稽之谈，所以如果有人能为我澄清这一点，我将非常感激。

谢谢。

这就是 C 代码的样子。

#include<stdio.h>

#include<pthread.h>

#include<unistd.h>

#define N 50

void* tproc(void *arg) {

    printf("Thread %d\n", *((int *) arg));

    return NULL;

}

int main(int argc, char * argv[]) {

    int i;

    int targ[N];

    pthread_t tid[N];

    for(i = 0; i < N; i++) {

    targ[i] = i;

        if(pthread_create(&(tid[i]), NULL, &tproc, &targ[i]) != 0) {

            printf("Can't create thread %d\n", i);

            return 1;

        }

    }

    for(i = 0; i < N; i++) {

        if(pthread_join(tid[i], NULL) != 0) {

            printf("Can't join thread %d\n", i);

        }

    }

    return 0;

}

这就是 Java 代码的样子。

import java.util.concurrent.*;

class MyThread extends Thread {

    static final int N = 50 ;

    int arg;

    public MyThread(int arg) {

        this.arg = arg;

    }

    public void run() {

       System.out.println("Thread " + arg);

    }

    public static void main(String [] args) {

        MyThread[] tid = new MyThread [N] ;

        for(int i = N-1; i >= 0; i--) {

            tid[i] = new MyThread(i);

            tid[i].start();

        }

        for(int i = 0; i < N; i++) {

            try { tid[i].join(); }

            catch(InterruptedException e) { }

        }

    }

}

Answer 1

添加一些分析/时间测量来确定。例如，在代码中添加一个计时器，以测量 main 运行需要多长时间。并多次运行测试，因为进程的 CPU 时间在执行之间可能会有很大差异（因为操作系统正在执行其他操作等）C 程序被编译为本机机器代码，与汇编密切相关。这意味着，程序（几乎）被编译为 CPU 已经知道如何执行的单独指令。Java 程序通常被编译为中间字节码，而不是本机机器代码。CPU（很可能）不知道如何运行这些指令。运行Java程序需要启动JVM，JVM会将这些字节码指令翻译为本机机器代码，然后由CPU执行。加载 JVM 和翻译代码的这一步需要额外的时间，这超出了“主”函数运行的时间。还需要考虑的是，Java 有一个垃圾收集器，除其他外，它可以防止资源泄漏。C 缺乏这一点，这意味着你必须自己管理资源。Java 垃圾收集器也需要时间来启动，并且在执行期间可能会产生 CPU 时间开销，具体取决于程序。这里还有其他低级别和高级别的考虑因素，但这只是对于初学者来说......

Answer 2

因为Java程序（实际上是编译后的二进制文件，又名字节码）运行在名为JVM的虚拟机之上，而本机二进制文件（例如，用你的措辞来说，C程序）运行在裸机上。JVM 将做相当多的工作来使虚拟“指令”能够运行裸机，例如，解释为原始且幼稚的实现，JIT 作为更复杂的措施。此外，当您的应用程序内存分配密集时，称为垃圾收集（GC）的自动内存管理机制将显着减慢虚拟机的速度。

Answer 3

另一个可能的原因是，当您启动时，java您需要将所有运行时加载到内存中。也许尝试检测您的代码来测量代码的实际运行时间，而不是整个命令的执行时间，您可能会看到不同的结果。C 可能仍然会更快，因为 Java 字节码是在开始时解释的。然而，对于很长的循环，有时，即时 (JIT) 编译器可能会启动，并且性能可能会变得与编译语言相似。Java 有时比 C 更快的其他原因是：在动态分配大量数据结构的程序中，Java 的垃圾收集器通常会将整批对象收集在一起，从而优化释放内存所需的时间。另一方面，在 C 中，您必须free手动调用，一次销毁一个对象。这既是一件好事，因为你可以控制它何时发生，也是一件坏事，因为必须提出我提到的那种优化（自动垃圾收集也很好，因为无论如何它都会防止许多内存泄漏）。

Answer 4

几个原因：编译的 C 代码（通常）在本机运行，而编译的 Java 代码（通常）在虚拟机（基本上是机器代码级解释器）中运行 - 在所有条件相同的情况下，本机代码将比 VM 中的代码运行得更快；编译的 Java 代码执行许多编译的 C 代码不执行的运行时检查（数组边界检查、空指针检查等）；Java 虚拟机对不再使用的堆分配对象执行定期垃圾收集 - C 根本不执行任何类型的自动内存管理；