java與C 代碼運行效率的對比（整理）

1、Java 語言的概述

作為一種面向對象的程序設計語言，Java 與 C++極為 類似，但卻要比 C++簡單的多。它在集成其他語言的特點 和優勢的同時又有自己獨特的優勢。

Java 的主要特點如下：

（1）簡單性。Java 可以對內存中產生的垃圾進行自動收集， 大幅度降低瞭程序的復雜程度，此外，Java 添加瞭更為實 用的功能的，這使得程序開發更加簡單可靠。

（2）平臺獨 立性。Java 語言在程序編程過程中是先編譯成中間碼，然 後再進行裝載與校驗，最後通過翻譯出來的不同的機器碼 來執行。因此，隻要能支持 Java 虛擬機，就可運行各種 J ava 程序。這也是 Java 最吸引人、使用方便的原因。

（3） 面向對象的技術。近年來軟件開發中使用最多的就是面向 對象的技術。面向對象技術是指在編程過程中，以一種更 加直觀的、人們更容易接受的方式來編程的技術。而 Java 的動態聯網編程特性，將面向對象的優勢發揮到最大。

2、C 語言的概述

C 語言，作為一種新的程序設計語言，它結合瞭匯編 語言與高級語言兩種語言的優勢，使得它的應用更加簡單、 普及。如今，C 語言已經應用於各種類型的微型機上。在編寫程序時，C 語言可以直接進行程序的編程。因此，C 語言在應用方面十分廣泛，具備很強的數據處理能力。C 語言的應用已不僅僅是用於軟件開發，各類科研都需要用 到 C 語言。

C 語言的優點：1.是簡潔緊湊、靈活方便；2.運算符 豐富；3.數據類型豐富；4.表達方式靈活多用；5.生成目標代碼 質量高、程序執行效率高；可移植性高。

因為 C 語言是將 相同數據堆放在一塊，這就使得 C 語言的數據存在很大的 安全缺陷，一旦出現意外，所有數據都將丟失。

此外，C 語言在語法限制以及變量的類型上比較寬松，這樣就會影 響到程序的安全性。而且 C 語言比其他高級語言的難度大， 完全掌握是很不易的。

3、c 和 java的 編譯器對比

Java與C/C++的編譯器對比實際上是代表瞭最經典的JIT編譯器與靜態編譯器的對比，

（註釋：JIT編譯器，英文寫作Just-In-Time Compiler，中文意思是即時編譯器。JIT編譯器能夠將MSIL編譯成為各種不同的機器代碼，以適應對應的系統平臺，最終使得程序在目標系統中得到順利地運行。 靜態編譯，就是編譯器在編譯可執行文件的時候，將可執行文件 需要調用的對應動態鏈接庫(.so或.lib)中的部分提取出來，鏈接到可執行文件中去，使可執行文件在運行的時候不依賴於動態鏈接庫。）

也很大程度上決定瞭Java與C/C++的性能對比的結果，

因為無論是C/C++還是Java代碼，最終編譯之後被機器執行的都是本地機器碼，哪種語言性能更高，除瞭它們自身的API庫實現得好壞以外，其餘的比較就成瞭一場“拼編譯器”、“拼輸出代碼質量”的遊戲。

當然，這種比較也是剔除瞭開發效率的片面對比，語言間孰優孰劣，誰快誰慢的問題都是很難有結果的爭論，下面我們就回到正題，看看這兩種語言的編譯器各有何優勢。

原因如下：

（1）因為JIT編譯器運行占用的是用戶程序運行時間，具有很大的時間壓力，它能提供的優化手段也嚴重受制於編譯成本。如果編譯速度不能達到要求，那用戶將在啟動程序或程序的某部分察覺到重大延遲，這點使得JIT編譯器不敢隨便引入大規模的優化技術，而編譯的時間成本在靜態優化編譯器中並不是主要的關註點。

　 （2），Java語言是動態的類型安全語言，這意味著需要由虛擬機來確保程序不會違反語言語義或訪問非結構化內存。在實現層面上看，這就意味著虛擬機必須頻繁進行動態檢查，如對象實例訪問時檢查空指針、數組元素訪問時檢查上下界范圍、類型轉換時檢查繼承關系等等。對於這類程序代碼沒有明確寫出的檢查行為，盡管編譯器會努力進行優化，但是總體上仍然要消耗著不少的運行時間。

　（3）Java語言中雖然沒有virutal關鍵字，但是使用虛方法的頻率卻遠遠大於C/C++語言，這意味著運行時對方法接收者進行多態選擇的頻率要遠遠大於C/C++語言，也意味著JIT編譯器在進行一些優化，如方法內聯時難度要遠大於C/C++的靜態優化編譯器。

　（4）Java語言是可以動態擴展的語言，運行時加載新的類可能改變程序類型繼承關系，這使得很多全局的優化都難以進行，因為編譯器無法看見程序的全貌，許多全局優化措施都隻能以激進優化的方式來完成，編譯器不得不時刻註意並隨著類型變化而在運行是撤消或重新進行一些優化。

　（5）Java語言中的對象內存分配都是堆上進行，隻有方法中的局部變量才在棧上分配。而C/C++的對象則有多種內存分配方式，既可能在堆上分配，也可能在棧上分配，如果可以把線程私有的對象在棧上分配，將可以減輕內存回收的壓力，也不需要考慮內存屏障方面的問題。另外，C/C++中主要由用戶程序代碼來回收分配的內存，這就不存在無用對象篩選的過程，因此效率上（僅指運行效率，排除瞭開發效率）也垃圾收集機制要高。

(6)因為C是編譯型的，直接將源碼編譯成機器代碼；而JAVA是解釋型，源碼被編譯成二進制偽代碼，由JAVA虛擬機解釋執行。但是，由於C是編譯型的，它的可移植性差；而JAVA是解釋執行，因此具有很好的移植性，可跨平臺運行。

同時：編一個普通的本地應用程序，一般c 要快於java， 編web應用，由於c實現的cgi程序基本是進程型，而java application server 的管理servlet采用線程方式，所以，在訪問量大的情況下，java有優勢。

　（finally）Java語言相對C/C++的劣勢上面說瞭一大堆，倒不是說Java就真的不如C/C++瞭，相信大傢也註意到瞭，Java語言的這些性能上的劣勢都是為瞭換取開發效率上的優勢而付出的代價，動態安全、動態擴展、垃圾回收這些“拖後腿”特性都為Java語言的開發效率作出瞭很大貢獻。何況，也不見得就沒有Java的JIT編譯器能做，而C/C++的靜態優化編譯器不能做的優化：由於C/C++編譯器的靜態性，以運行期性能監控為基礎的優化措施它都無法進行，如調用頻率預測（Call Frequency Prediction）、分支頻率預測（Branch Frequency Prediction）、裁剪未被選擇的分支（Untaken Branch Pruning）等，這些都會形成一些Java語言獨有的性能優勢

4、Java程序比C/C++程序慢的影響因素

1)解釋性語言固有開銷：java程序在運行時類加載器從類路經中加載相關的類,然後java虛擬機讀取該類文件的字節,執行相應操作.而C 編譯的時候將程序編譯成本地機器碼.一般來說java程序執行速度要比C 慢10-30倍.即使采用just-in-time compiling (讀取類文件字節後,編譯成本地機器碼)技術,速度也要比C 慢好多.

2)字節碼加載執行開銷：java程序要從網絡上加載類字節,然後執行,這也是導致java運行速度慢的原因.

3)運行時溢出檢測開銷：在程序運行過程中,java虛擬機要檢測數組是否越界,在C 中則不檢測.

4)堆與棧的區別：java中所有的對象都創建在堆中,沒有對象被創建在stack中,而C 有的對象和變量是創建在stack中的

5)運行時引用檢測開銷：java在運行過程中檢測對象的引用是否為空,如果引用指向都空指針,且執行某個方法時會拋出空指針異常

6)運行時類型檢測開銷：java運行時對類型檢測,如果類型不正確會拋出ClassCastException異常.

7)GC巨大開銷：java的垃圾回收機制較C 由程序員管理內存效率更低.

8)類型轉換開銷：java中的原始數據類型在每個操作系統平臺長度都是相同,而C 這些數據類型長度是隨操作系統的不同而不同,所以java在不同操作系統上執行時有個轉化過程.

9)String類型開銷：在java中String 是UNICODE.當java要操作一個 ASCII string 時,比C 效率上相對要低一些.

10)動態鏈接開銷：java中采用的是動態鏈接

5、結論

綜上所述，C 語言的運行效率 要比 Java 的高很多（有人說是高10-30倍）。因為 C 語言是屬於編譯型的，而 Java 語言則是解釋型的。Java 語言運行時要先被翻譯成計算機能 辨識的二進制代碼，然後才能執行。雖然在一些的程序測試 中 C 語言要快於 Java 語言，但這並不是絕對的。在實際中， 要根據不同語言應用范圍，才能選擇某一語言程序。

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