Warum ist Python langsamer als Java, aber schneller als PHP?

Ich habe viele Male verschiedene Benchmarks gesehen, die zeigen, wie viele Sprachen eine bestimmte Aufgabe erfüllen.

Diese Benchmarks zeigen immer, dass Python langsamer als Java und schneller als PHP ist, und ich frage mich, warum das so ist.

• Java, Python und PHP werden in einer virtuellen Maschine ausgeführt
• Alle drei Sprachen konvertieren ihre Programme in ihre benutzerdefinierten Bytecodes, die auf dem Betriebssystem ausgeführt werden
• Sowohl Java als auch Python können ( .pycfür Python) "kompiliert" werden, aber das __main__Modul für Python wird nicht kompiliert

Python und PHP werden dynamisch und Java statisch geschrieben. Dies ist der Grund, warum Java schneller ist. Wenn ja, erläutern Sie bitte, wie sich dies auf die Geschwindigkeit auswirkt.

Und selbst wenn das Argument dynamic-vs-static richtig ist, erklärt dies nicht, warum PHP langsamer ist als Python - weil beide dynamische Sprachen sind.

Sie können hier und hier und hier einige Benchmarks sehen

JVM-Code kann mithilfe eines einfachen (und schnellen) Ad-hoc-Compilers effizient JIT-kompiliert werden. Dasselbe wäre jedoch für PHP und Python aufgrund ihrer dynamischen Schreibweise außerordentlich schwierig. JVM übersetzt in einen relativ einfachen, systemeigenen Code, ähnlich dem, was ein C ++ - Compiler erzeugen würde, aber für die dynamischen Sprachen müssten Sie einen dynamischen Versand für buchstäblich alle grundlegenden Operationen und für alle Methodenaufrufe generieren. Dieser dynamische Versand ist der primäre Engpass für alle Sprachen dieser Art.

In einigen Fällen ist es möglich, den dynamischen Versand (sowie die virtuellen Aufrufe in Java) mithilfe eines viel komplizierteren JIT-Compilers für die Ablaufverfolgung zu eliminieren. Dieser Ansatz steckt noch in den Kinderschuhen und macht nicht zu viel von einer abstrakten Interpretation, und ein solcher Compiler verschluckt wahrscheinlich evalAufrufe (die für dynamische Sprachen sehr typisch sind).

Was den Unterschied zwischen Python und PHP betrifft, so ist letzteres von viel geringerer Qualität. Theoretisch könnte es schneller laufen, wird es aber nie.

Es gibt ein allgemeines Problem bei dieser Frage, dass sie zu absolut ist. Es ist nicht wirklich sinnvoll zu sagen, "Sprache X ist schneller als Sprache Y". Eine Computersprache selbst ist nicht "schnell" oder "langsam", weil sie lediglich einen Algorithmus ausdrückt. Die eigentliche Frage sollte in der Größenordnung von "Warum ist die Implementierung von X1 der Sprache X schneller als die Implementierung von Y1 der Sprache Y für diese bestimmte Problemdomäne?"

Einige Geschwindigkeitsunterschiede werden sicherlich aus der Sprache selbst herausfallen, da bestimmte Sprachen bestimmte Domänen leichter implementieren können als andere. Aber vieles, was eine Implementierung schnell macht, ist nicht die Sprache. Zum Beispiel kann man nicht wirklich sagen "Python ist langsamer als Java", ohne zu überlegen, ob es sich um CPython, IronPython oder PyPy handelt. Dies gilt insbesondere für Sprachen, die eine VM verwenden, da die Geschwindigkeit direkt von der Qualität der VM abhängt.

Abgesehen davon arbeite ich mit einem System, das JIT auf unserem Gerät aus verschiedenen Gründen nicht mit einer sehr beliebten JavaScript-VM verwenden kann, die es normalerweise unterstützt. Dies bedeutet, dass unser JavaScript sehr viel langsamer läuft als auf einem PC mit einem ähnlichen Prozessor. Diese eine Änderung, die nicht direkt mit der Sprache selbst zusammenhängt, führt dazu, dass JavaScript für die Aufgaben, die uns wichtig sind, "ein paar Mal langsamer als C ++" ist und "Größenordnungen langsamer als C ++" ist.

Bedenken Sie auch, dass Sprachen sich in ihren Leistungsmerkmalen in einer Weise unterscheiden, die nicht direkt vergleichbar ist. Zu viele Benchmarks übersetzen ein Programm nur von Sprache A in Sprache B und berücksichtigen nicht, dass sich die Sprachen in den schnellen Funktionen unterscheiden. (Sie können dies in jedem vernünftigen Benchmark-Vergleich sehen, wie denjenigen, auf die Sie verweisen, da sie häufig Hinweise wie "Dankeschön an so-and-so, dass Sie mir gezeigt haben, wie man es in der Sprache Foo umsetzt.)

Nehmen Sie zum Beispiel diesen Java-Code:

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

Es wäre verlockend, dies in C ++ "umzuschreiben" und die Laufzeiten zu vergleichen:

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

Die Sache ist, jeder kompetente C ++ - Programmierer wird sofort erkennen, dass dies in C ++ nicht der schnellste Weg ist, etwas zu tun. Sie können die Dinge ganz einfach beschleunigen, indem Sie sie an C ++ anpassen:

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

Der Punkt ist nicht, dass C ++ schnell sein kann, aber anstatt Benchmarks zu schreiben, um Sprachen zu vergleichen, ist es wirklich sehr, sehr schwierig. Um es richtig zu machen, müssen Sie ein Experte in beiden Sprachen sein und in beiden Sprachen von Grund auf neu schreiben. Selbst dann können Sie leicht Bereiche erreichen, in denen sich eine Sprache für eine bestimmte Aufgabe auszeichnet. Zum Beispiel kann ich eine Version von Towers of Hanoi in C ++ schreiben, die auf jedem vernünftigen Compiler schneller als Java läuft. Ich kann das tun, indem ich im Wesentlichen betrüge, indem ich C ++ - Vorlagen verwende, die zur Kompilierungszeit ausgewertet wurden (http://forums.devshed.com/c-programming-42/c-towers-of-hanoi-using-templates-424148.html).

Der Punkt dort ist nicht, dass ich sagen könnte, dass "C ++ ist schneller als Java", weil mein Programm sofort zurückkehrte, während die Java-Version für Minuten lief (und hoffend, dass niemand bemerkte, dass mein Programm eine halbe Stunde brauchte, um zu bauen.) Der Punkt ist, dass dafür variieren schmalen Fall, C ++ ist schneller. In anderen engen Fällen könnte es umgekehrt sein. Es ist also nicht "C ++ ist schneller", sondern "C ++ ist schneller in Fällen, in denen Sie den Ausdruck zur Erstellungszeit mithilfe von Vorlagen auswerten können." Weniger befriedigend, aber wahr.

Geschwindigkeitsunterschiede in Sprachen betreffen hauptsächlich die Implementierung. Kompilierte Sprachen sind schneller als interpretierte Sprachen. Das Kompilieren in systemeigenen Code wird schneller sein als das Kompilieren in Bytecode. Dies hat weitaus mehr Auswirkungen als Fragen wie, ob die Sprache statisch typisiert ist oder nicht. Und natürlich werden gute Implementierungen schneller als schlechte sein.

Und vergessen Sie nicht, dass gute Programmierer schneller Code produzieren werden als schlechte Programmierer, oft in einem Ausmaß, das die Sprachunterschiede deutlich überwiegt.

Dies hängt mit der Qualität des Compilers zusammen, der Compiler von Java wurde viel länger kontinuierlich optimiert, und die Optimierung ist wichtiger, da der gesamte Code für Java kompiliert wird. Ich bin mir nicht sicher, warum Python schneller ist als PHP, aber ich wette, das liegt am Einfluss von Google auf Python.

Warum Java am schnellsten ist:

Statisch eingegebenes + JIT compile + --server-Flag, um den laufenden Code aggressiv neu zu kompilieren.

Warum Python schneller ist als PHP:

Python ist zwar eine dynamische Sprache, sie ist jedoch immer noch stark typisiert. Dies bedeutet, dass die von Ihnen codierten Strukturen zur Laufzeitoptimierung in der Lage sind.

Warum PHP scheiße ist:

Es ist im Grunde Javascript auf dem Server (keine Multithreading-Unterstützung, total dynamisch, lose geschrieben).

Je mehr der Compiler über Ihren Code Bescheid weiß, desto besser kann er optimieren. Java ist vor und während der Ausführung vollständig optimierbar. Python ist während des Betriebs optimierbar und PHP ist schrecklich. Facebook transpiliert tatsächlich ihr PHP nach C, bevor es auf den Server gelangt.
https://developers.facebook.com/blog/post/2010/02/02/hiphop-for-php--move-fast/

Die Benchmarks sind eher verzerrt zugunsten einer umfangreichen mathematischen Programmierung.

Es ist nicht überraschend, dass Python ziemlich gut in komplexer Mathematik ist, wenn man bedenkt, wo und warum es zuerst geschrieben wurde .

PHP hingegen wurde entwickelt, um Webseiten zu bedienen. Es kann andere Dinge tun, aber Webseiten sind das, was es am besten kann und es ist auf einer Stufe oder besser als Java bei dieser Aufgabe.