Tại sao Python chậm hơn Java nhưng nhanh hơn PHP [đã đóng]

Tôi đã nhiều lần thấy các điểm chuẩn khác nhau cho thấy cách một loạt các ngôn ngữ thực hiện trên một nhiệm vụ nhất định.

Các điểm chuẩn này luôn tiết lộ rằng Python chậm hơn Java và nhanh hơn PHP và tôi tự hỏi tại sao lại như vậy.

• Java, Python và PHP chạy bên trong một máy ảo
• Tất cả ba ngôn ngữ đều chuyển đổi chương trình của họ thành mã byte tùy chỉnh chạy trên hệ điều hành - vì vậy không có ngôn ngữ nào đang chạy tự nhiên
• Cả Java và Python đều có thể được "biên dịch" ( .pycđối với Python) nhưng __main__mô-đun cho Python không được biên dịch

Python và PHP được gõ động và Java tĩnh - đây có phải là lý do Java nhanh hơn không và nếu có, vui lòng giải thích điều đó ảnh hưởng đến tốc độ như thế nào.

Và, ngay cả khi đối số động-vs-tĩnh là chính xác, điều này không giải thích tại sao PHP chậm hơn Python - vì cả hai đều là ngôn ngữ động.

Bạn có thể thấy một số điểm chuẩn ở đây và đây , và ở đây

Mã JVM có thể được biên dịch JIT một cách hiệu quả, sử dụng trình biên dịch ad hoc tầm thường (và nhanh). Nhưng điều tương tự sẽ cực kỳ khó đối với PHP và Python, vì bản chất được gõ động của chúng. JVM chuyển sang một mã gốc khá thấp và đơn giản, khá giống với trình biên dịch C ++ sẽ tạo ra, nhưng đối với các ngôn ngữ động, bạn phải tạo công văn động cho tất cả các hoạt động cơ bản và cho tất cả các lệnh gọi phương thức. Công văn động này là nút cổ chai chính cho tất cả các ngôn ngữ thuộc loại này.

Trong một số trường hợp, có thể loại bỏ công văn động (cũng như các cuộc gọi ảo trong Java) bằng trình biên dịch JIT truy tìm phức tạp hơn nhiều. Cách tiếp cận này vẫn còn ở giai đoạn sơ khai, không thực hiện quá nhiều cách hiểu trừu tượng và trình biên dịch như vậy có khả năng gây nghẹt thở cho evalcác cuộc gọi (rất điển hình cho các ngôn ngữ động).

Đối với sự khác biệt giữa Python và PHP, cái sau có chất lượng thấp hơn nhiều. Nó có thể chạy nhanh hơn trong lý thuyết, nhưng nó sẽ không bao giờ.

Có một vấn đề chung với câu hỏi này là nó quá tuyệt đối. Thật không có nghĩa gì khi nói "ngôn ngữ X nhanh hơn ngôn ngữ Y". Bản thân một ngôn ngữ máy tính không "nhanh" hay "chậm" vì đó chỉ là cách thể hiện một thuật toán. Câu hỏi thực tế phải là một cái gì đó theo thứ tự "tại sao việc triển khai X1 của ngôn ngữ X nhanh hơn thực hiện Y1 của ngôn ngữ Y cho miền vấn đề cụ thể này?"

Một số khác biệt về tốc độ chắc chắn sẽ rơi ra khỏi ngôn ngữ vì các ngôn ngữ nhất định dễ thực hiện một số miền nhất định hơn các ngôn ngữ khác. Nhưng phần lớn những gì làm cho việc thực hiện nhanh không phải là ngôn ngữ. Chẳng hạn, bạn thực sự không thể nói "Python chậm hơn Java" mà không xem xét liệu bạn đang nói về CPython, IronPython hay PyPy. Điều này đặc biệt đúng đối với các ngôn ngữ sử dụng VM vì tốc độ sẽ bị ảnh hưởng trực tiếp bởi chất lượng của VM.

Bên cạnh đó, tôi làm việc với một hệ thống vì nhiều lý do không thể sử dụng JIT trên thiết bị của chúng tôi với máy ảo JavaScript rất phổ biến thường hỗ trợ nó. Điều này có nghĩa là JavaScript của chúng tôi chạy rất xa, chậm hơn nhiều so với trên PC có bộ xử lý tương tự. Một thay đổi đó, không liên quan trực tiếp đến chính ngôn ngữ, đưa JavaScript từ "chậm hơn vài lần so với C ++" thành "các lệnh có cường độ chậm hơn C ++" cho các nhiệm vụ chúng ta quan tâm.

Cũng xem xét là các ngôn ngữ khác nhau về đặc điểm hiệu suất theo những cách không thể so sánh trực tiếp. Quá nhiều điểm chuẩn chỉ cần dịch một chương trình từ ngôn ngữ A sang ngôn ngữ B và không tính đến việc ngôn ngữ khác nhau về những tính năng nhanh. .

Ví dụ: Lấy mã Java này:

for(int i=0;i<10;i++) {
    Object o = new Object;
    doSomething(o);
}

Sẽ rất hấp dẫn khi "viết lại" điều này trong C ++ và so sánh thời gian chạy:

for(int i=0;i<10;i++) {
    Object *o = new Object;
    doSomething(o);
    delete(o);
}

Vấn đề là, bất kỳ lập trình viên C ++ có thẩm quyền nào cũng sẽ thấy ngay rằng trong C ++, đây không phải là cách nhanh nhất để làm điều gì đó. Bạn có thể dễ dàng tăng tốc mọi thứ bằng cách thay đổi nó để phù hợp hơn với C ++:

for(int i=0;i<10;i++) {
    Object o;
    doSomething(&o);
}

Vấn đề không phải là C ++ có thể nhanh mà là viết điểm chuẩn để so sánh các ngôn ngữ thực sự rất khó. Để làm điều đó một cách thích hợp, bạn phải là một chuyên gia trong cả hai ngôn ngữ và viết từ đầu bằng cả hai ngôn ngữ. Thậm chí sau đó, bạn có thể dễ dàng chạy vào các khu vực nơi một ngôn ngữ vượt trội trong một nhiệm vụ cụ thể. Ví dụ: tôi có thể viết một phiên bản Towers of Hanoi bằng C ++ sẽ chạy nhanh hơn Java trên bất kỳ trình biên dịch hợp lý nào. Tôi có thể làm điều đó bằng cách gian lận, bằng cách sử dụng các mẫu C ++, được đánh giá tại thời điểm biên dịch (http://forums.devshed.com/c-programming-42/c-towers-of-hanoi-USE-temsheet-424148.html)

Vấn đề là tôi không thể nói rằng "C ++ nhanh hơn Java" bởi vì chương trình của tôi đã quay lại ngay lập tức trong khi phiên bản Java chạy trong vài phút (và hy vọng không ai nhận thấy chương trình của tôi mất nửa giờ để xây dựng.) trường hợp hẹp khác nhau, C ++ là nhanh hơn. Đối với các trường hợp hẹp khác, nó có thể là cách khác. Vì vậy, nó không phải là "C ++ nhanh hơn", mà là "C ++ nhanh hơn trong các trường hợp bạn có thể đánh giá biểu thức khi xây dựng bằng cách sử dụng các mẫu". Ít thỏa mãn, nhưng đúng.

Sự khác biệt về tốc độ trong các ngôn ngữ chủ yếu là về việc thực hiện. Ngôn ngữ biên dịch sẽ nhanh hơn ngôn ngữ được dịch. Biên dịch thành mã gốc sẽ nhanh hơn biên dịch thành mã byte. Điều này sẽ có tác dụng hơn nhiều so với các câu hỏi như liệu ngôn ngữ có được gõ tĩnh hay không. Và tất nhiên, việc triển khai tốt sẽ nhanh hơn những điều xấu.

Và đừng quên rằng các lập trình viên giỏi sẽ tạo ra mã nhanh hơn các lập trình viên xấu, thường đến một mức độ khá lớn hơn sự khác biệt về ngôn ngữ.

Nó liên quan đến chất lượng của trình biên dịch, trình biên dịch của java đã được liên tục tối ưu hóa lâu hơn nhiều và tối ưu hóa là quan trọng hơn vì tất cả các mã được biên dịch cho Java. Tôi không chắc lý do chính xác khiến python nhanh hơn PHP, nhưng tôi sẽ đặt cược vì ảnh hưởng của Google với Python.

Tại sao Java là nhanh nhất:

Gõ tĩnh + biên dịch JIT + cờ máy chủ để biên dịch lại mã đang chạy.

Tại sao Python nhanh hơn PHP:

Python có thể là một ngôn ngữ động, nhưng nó vẫn được gõ mạnh. Điều này có nghĩa là các cấu trúc bạn mã có khả năng tối ưu hóa thời gian chạy.

Tại sao PHP hút:

Về cơ bản, nó là javascript trên máy chủ (không hỗ trợ đa luồng, hoàn toàn năng động, được gõ lỏng lẻo).

Về bản chất, trình biên dịch càng biết nhiều về mã của bạn, nó càng có thể tối ưu hóa. Java hoàn toàn tối ưu hóa trước khi chạy và trong khi nó đang chạy. Python là tối ưu hóa trong khi nó đang chạy, và PHP, tốt, khủng khiếp. Facebook thực sự đã dịch mã PHP của họ sang C trước khi nó vào máy chủ.
https://developers.facebook.com/blog/post/2010/02/02/hiphop-for-php--move-fast/

Các điểm chuẩn khá sai lệch nghiêng về lập trình toán học nặng.

Không có gì đáng ngạc nhiên khi Python khá giỏi toán phức tạp nếu bạn xem xét nơi và lý do nó được viết lần đầu tiên .

PHP trên Mặt khác đã được viết để phục vụ các trang web, nó có thể làm những việc khác nhưng các trang web là những gì tốt nhất của mình tại và nó ngang hoặc tốt hơn so với Java ở nhiệm vụ này.