为什么在这种情况下Java比C语言更快（或更慢）？

Question

有一些新手通过阅读K&R来学习C语言，并在第一页上印出了它的华氏温度转摄氏温度的循环：

#include <stdio.h>

main ()                                                                                                                                                       
{
  int fahr;                                                                                                                                                    

  for (fahr = 0; fahr<= 200000000; fahr = fahr + 20)                                                                                                                                                                                
    printf("%d\t%6.2f\n", fahr, (5.0 / 9.0) * (fahr-32));                                                                                                                                                                                       
}   

他被告知Java很慢。因此，告诉他现在Java非常有竞争力，但在这种简单情况下C可能会更快。想要证明给他看并将"System.out."添加到printf()前面。结果比之前慢了10倍以上，太慢了，让人惊讶。考虑到字符串对象的创建、垃圾收集、-server等问题。当我发现实际上几乎100%的时间都花费在printf() (PrintSteam.write(), 输出通过/ dev / null管道)时，我更加困惑了。经过一些尝试，我得出了以下结论（目前不进行%f的舍入）：

public static void main(String... args) throws Exception {                                                                                                       
   int fahr=0;                                                                                                                                                    

    PrintWriter out = new PrintWriter(Channels.newWriter(Channels.newChannel(System.out), "US-ASCII") );                                                                                                

    int max = 2000000000;                                                                                                                                         
    for (fahr = 0; fahr<= max; fahr = fahr + 20)
      // out.printf("%d\t%6.2f\n", fahr, (5.0 / 9.0) * (fahr-32));                                                                                                       
      out.println( fahr + "\t" + f(((5.0 / 9.0) * (fahr-32)) ));                                                                                                        

    out.close();                                                                                                                                            
 }                                                                                                                                                                

 private static final String f(double d) {                                                                                                                         
      return (int)d + "." + (int)((d - (int)d)*100);                                                                                                              
 }                                                                                                                                                           
} 

所以，这里使用了 NIO 技术。经过测试，在两台机器上的表现都超过了gcc -O2。

问题：

• 为什么将 C 语言文本字面直译成 Java （例如PrintStream）如此缓慢？
• （为什么注释掉的 out.printf() 如此缓慢 [也许随着时间的推移性能会下降]？）
• 最后：为什么我的解决方案比 C 语言更快（包括 JVM 的启动时间）？

- tcn

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在控制台打印一些数据真的不是科学基准。这只会遇到I/O瓶颈，而不能测试Java和C的速度。 - Tobias P.

你有没有和没有格式化字符串的C版本进行比较？ - zacheusz

我猜缓存和写操作数量在这里有很大的影响，至少对于第三个问题是如此。根据我所知，您仅写入一次，而 C 版本则会多次写入。 - You

这表明，一个写得好的Java应用程序将比一个写得不太好的C程序运行得更快。如果你将Java和C都调整到最大，通常C程序会很快，因为你有更多的选项（这需要更多的知识和实验）。然而，对于适度的努力和知识，不能保证C比Java更快。 - Peter Lawrey

Answer 1

为什么从C到Java的字面转录（即PrintStream）如此缓慢？

您正在对System.out和各种stdio（C vs Java）实现进行基准测试。

为什么注释掉的printf()如此缓慢[可能随时间性能下降]？

将浮点数转换为字符串（反之亦然）是一项非常复杂且缓慢的操作。请查看glibc源代码。

最后：为什么我的解决方案比C（包括JVM启动时间）更快？

因为您正在进行基准测试并比较不同的内容：

一个Java代码，它执行整数转换为字符串（由于明显原因而比浮点数快得多）和一些微不足道的字符串操作，希望Java VM可以很好地完成，再加上out.println()

与运行解释语言的C代码在每个循环迭代上（是的，printf是一个小语言的解释器，其中“％d \ t％6.2f \ n”是一个程序），并进行浮点到字符串的转换（本身比整数慢得多），再加上stdio。

不清楚C版本是否使用单精度还是双精度。

- bobflux

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你是对的，使用浮点数转换为字符串时，Java 比 C 落后。 - tcn

Answer 2

基本上，你的实验表明这里的计算是完全不相关的，并且绝大部分时间都花费在格式化和打印输出上。因此，你测试的不是 C 与 Java 作为语言的性能，而是不同的字符串格式化库代码（C 的优化更好）以及 stdout 如何连接到实际控制台（Java 在这方面胜出）。

- Michael Borgwardt

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Java之所以胜出，是因为有缓存机制。Java代码只应该在out.close()处打印一次，而C代码则会多次打印。 - You