詳細(xì)匯總Java語言和C語言之間的運行效率對比

1、Java 語言的概述

作為一種面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)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(yōu)勢的同時又有自己獨特的優(yōu)勢。

Java 的主要特點如下：

（1）簡單性。Java 可以對內(nèi)存中產(chǎn)生的垃圾進(jìn)行自動收集， 大幅度降低了程序的復(fù)雜程度，此外，Java 添加了更為實 用的功能的，這使得程序開發(fā)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 后再進(jìn)行裝載與校驗，最后通過翻譯出來的不同的機(jī)器碼 來執(zhí)行。因此，只要能支持 Java 虛擬機(jī)，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?qū)ο蟮募夹g(shù)。近年來軟件開發(fā)中使用最多的就是面向 對象的技術(shù)。面向?qū)ο蠹夹g(shù)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(shù)。而 Java 的動態(tài)聯(lián)網(wǎng)編程特性，將面向?qū)ο蟮膬?yōu)勢發(fā)揮到最大。

2、C 語言的概述

C 語言，作為一種新的程序設(shè)計語言，它結(jié)合了匯編 語言與高級語言兩種語言的優(yōu)勢，使得它的應(yīng)用更加簡單、 普及。如今，C 語言已經(jīng)應(yīng)用于各種類型的微型機(jī)上。在編寫程序時，C 語言可以直接進(jìn)行程序的編程。因此，C 語言在應(yīng)用方面十分廣泛，具備很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力。C 語言的應(yīng)用已不僅僅是用于軟件開發(fā)，各類科研都需要用 到 C 語言。

C 語言的優(yōu)點：1.是簡潔緊湊、靈活方便；2.運算符 豐富；3.數(shù)據(jù)類型豐富；4.表達(dá)方式靈活多用；5.生成目標(biāo)代碼 質(zhì)量高、程序執(zhí)行效率高；可移植性高。

因為 C 語言是將 相同數(shù)據(jù)堆放在一塊，這就使得 C 語言的數(shù)據(jù)存在很大的 安全缺陷，一旦出現(xiàn)意外，所有數(shù)據(jù)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了最經(jīng)典的JIT編譯器與靜態(tài)編譯器的對比，

（注釋：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?qū)SIL編譯成為各種不同的機(jī)器代碼，以適應(yīng)對應(yīng)的系統(tǒng)平臺，最終使得程序在目標(biāo)系統(tǒng)中得到順利地運行。 靜態(tài)編譯，就是編譯器在編譯可執(zhí)行文件的時候，將可執(zhí)行文件 需要調(diào)用的對應(yīng)動態(tài)鏈接庫(.so或.lib)中的部分提取出來，鏈接到可執(zhí)行文件中去，使可執(zhí)行文件在運行的時候不依賴于動態(tài)鏈接庫。）

也很大程度上決定了Java與C/C++的性能對比的結(jié)果，

因為無論是C/C++還是Java代碼，最終編譯之后被機(jī)器執(zhí)行的都是本地機(jī)器碼，哪種語言性能更高，除了它們自身的API庫實現(xiàn)得好壞以外，其余的比較就成了一場“拼編譯器”、“拼輸出代碼質(zhì)量”的游戲。

當(dāng)然，這種比較也是剔除了開發(fā)效率的片面對比，語言間孰優(yōu)孰劣，誰快誰慢的問題都是很難有結(jié)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(yōu)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(yōu)化手段也嚴(yán)重受制于編譯成本。如果編譯速度不能達(dá)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(guī)模的優(yōu)化技術(shù)，而編譯的時間成本在靜態(tài)優(yōu)化編譯器中并不是主要的關(guān)注點。

　 （2），Java語言是動態(tài)的類型安全語言，這意味著需要由虛擬機(jī)來確保程序不會違反語言語義或訪問非結(jié)構(gòu)化內(nèi)存。在實現(xiàn)層面上看，這就意味著虛擬機(jī)必須頻繁進(jìn)行動態(tài)檢查，如對象實例訪問時檢查空指針、數(shù)組元素訪問時檢查上下界范圍、類型轉(zhuǎn)換時檢查繼承關(guān)系等等。對于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(jìn)行優(yōu)化，但是總體上仍然要消耗著不少的運行時間。

?。?）Java語言中雖然沒有virutal關(guān)鍵字，但是使用虛方法的頻率卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于C/C++語言，這意味著運行時對方法接收者進(jìn)行多態(tài)選擇的頻率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于C/C++語言，也意味著JIT編譯器在進(jìn)行一些優(yōu)化，如方法內(nèi)聯(lián)時難度要遠(yuǎn)大于C/C++的靜態(tài)優(yōu)化編譯器。

?。?）Java語言是可以動態(tài)擴(kuò)展的語言，運行時加載新的類可能改變程序類型繼承關(guān)系，這使得很多全局的優(yōu)化都難以進(jìn)行，因為編譯器無法看見程序的全貌，許多全局優(yōu)化措施都只能以激進(jìn)優(yōu)化的方式來完成，編譯器不得不時刻注意并隨著類型變化而在運行是撤消或重新進(jìn)行一些優(yōu)化。

?。?）Java語言中的對象內(nèi)存分配都是堆上進(jìn)行，只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(nèi)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(nèi)存回收的壓力，也不需要考慮內(nèi)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(nèi)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，排除了開發(fā)效率）也垃圾收集機(jī)制要高。

(6)因為C是編譯型的，直接將源碼編譯成機(jī)器代碼；而JAVA是解釋型，源碼被編譯成二進(jìn)制偽代碼，由JAVA虛擬機(jī)解釋執(zhí)行。但是，由于C是編譯型的，它的可移植性差；而JAVA是解釋執(zhí)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(yīng)用程序，一般c 要快于java， 編web應(yīng)用，由于c實現(xiàn)的cgi程序基本是進(jìn)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(yōu)勢。

?。╢inally）Java語言相對C/C++的劣勢上面說了一大堆，倒不是說Java就真的不如C/C++了，相信大家也注意到了，Java語言的這些性能上的劣勢都是為了換取開發(fā)效率上的優(yōu)勢而付出的代價，動態(tài)安全、動態(tài)擴(kuò)展、垃圾回收這些“拖后腿”特性都為Java語言的開發(fā)效率作出了很大貢獻(xiàn)。何況，也不見得就沒有Java的JIT編譯器能做，而C/C++的靜態(tài)優(yōu)化編譯器不能做的優(yōu)化：由于C/C++編譯器的靜態(tài)性，以運行期性能監(jiān)控為基礎(chǔ)的優(yōu)化措施它都無法進(jìn)行，如調(diào)用頻率預(yù)測（Call Frequency Prediction）、分支頻率預(yù)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(yōu)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(jīng)中加載相關(guān)的類,然后java虛擬機(jī)讀取該類文件的字節(jié),執(zhí)行相應(yīng)操作.而C 編譯的時候?qū)⒊绦蚓幾g成本地機(jī)器碼.一般來說java程序執(zhí)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(jié)后,編譯成本地機(jī)器碼)技術(shù),速度也要比C 慢好多.

2)字節(jié)碼加載執(zhí)行開銷：java程序要從網(wǎng)絡(luò)上加載類字節(jié),然后執(zhí)行,這也是導(dǎo)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(jī)要檢測數(shù)組是否越界,在C 中則不檢測.

4)堆與棧的區(qū)別：java中所有的對象都創(chuàng)建在堆中,沒有對象被創(chuàng)建在stack中,而C 有的對象和變量是創(chuàng)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(zhí)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(jī)制較C 由程序員管理內(nèi)存效率更低.

8)類型轉(zhuǎn)換開銷：java中的原始數(shù)據(jù)類型在每個操作系統(tǒng)平臺長度都是相同,而C 這些數(shù)據(jù)類型長度是隨操作系統(tǒng)的不同而不同,所以java在不同操作系統(tǒng)上執(zhí)行時有個轉(zhuǎn)化過程.

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

10)動態(tài)鏈接開銷：java中采用的是動態(tài)鏈接

5、結(jié)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 語言是屬于編譯型的，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(jī)能 辨識的二進(jìn)制代碼，然后才能執(zhí)行。雖然在一些的程序測試 中 C 語言要快于 Java 語言，但這并不是絕對的。在實際中， 要根據(jù)不同語言應(yīng)用范圍，才能選擇某一語言程序。

以上就是關(guān)于 Java 語言和 C 語言之間的運行效率對比的全部內(nèi)容，想要了解更多相關(guān) java 和 C 語言的其他內(nèi)容請搜索W3Cschool以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，也希望大家以后多多支持我們！