Производительность работы приложений
Мы увидели, что преимущества продуктивности программирования на Java оказались иллюзорными. Теперь мы исследуем производительность работы приложений.
И снова Prechelt предоставляет интересные сведения. Объем предлагаемой им информации огромен, но в конечном итоге он приходит к заключению, что "Java-программы выполняются по крайней мере в 1.22 раза медленнее C/C++ программ". Заметьте, что он сказал по крайней мере; средняя же скорость работы Java-программ гораздо меньше. Наш собственный опыт показывает, что Java-программы выполняются приблизительно в 2-3 раза медленнее своих C/C++ аналогов. На задачах, ориентированных на интенсивное использование процессора, Java-программы проигрывают еще сильнее.
В случае программ с пользовательским графическим интерфейсом увеличение времени отклика интерфейса является более критичным, чем низкая производительность программы. Проведенные исследования показывают, что пользователи более терпимы к задачам, выполняющимся в течение двух или трех минут, чем к программам, которые не реагируют мгновенно на их воздействия, например, на нажатия кнопок. Эти исследования показывают, что если время отклика программы больше, чем 0,7 секунды, пользователи считают ее медленной. Мы вернемся к этой проблеме, когда будем сравнивать пользовательский графический интерфейс в программах Java и C++.
Объяснение того, почему Java-программы медленнее C++ проограмм, заключается в следующем. C++ программы компилируются компилятором C++ в двоичный формат, который затем исполняется непосредственно процессором; таким образом, выполнение программы осуществляется аппаратными средствами. (Это несколько упрощенно, так как большинство современных процессоров выполняют микрокод, но это не принципиально при обсуждении данного вопроса.) С другой стороны, компилятор Java компилирует исходный код в "байт-код", который непосредственно исполняется не процессором, а с помощью другого программного обеспечения, виртуальной машины Java (Java Virtual Machine, JVM).
В свою очередь, JVM исполняется процессором. Таким образом, выполнение байт-кода Java-программ осуществляется не быстрыми аппаратными средствами, а с помощью более медленной программной эмуляции.
Для повышения производительности работы Java-программ были разработаны "Just in Time" (JIT) компиляторы, но универсального решения этой проблемы не существует.
На первый взгляд, полуинтерпретируемая природа Java-программ обеспечивает выполнение принципа "скомпилированный однажды код выполняется везде". Однажды скомпилированная в байт-код Java-программа может выполняться на любой платформе, для которой доступна JVM. На практике же, это не всегда так из-за отличий в реализациях разных JVM и из-за необходимости иногда наряду с Java-программами использовать родной, не-Java код, обычно написанный на C или C++.
Но разве использование платформенно-независимого байт-кода является верным подходом в создании кросс-платформенных приложений? С хорошим кросс-платформенным инструментарием, наподобие Qt, и хорошими компиляторами для различных платформ программисты могут достичь почти той же цели компиляцией своего исходного кода один раз для каждой из платформ: "написанный однажды код компилируется везде". Можно возразить, что для этого разработчикам потребуется доступ ко всем поддерживаемым платформам, в то время, как с Java, теоретически, разработчикам необходим доступ только к одной из платформ, имеющей средства разработки для Java и JVM. На практике же ни один из ответственных производителей программного обеспечения не будет сертифицировать свои программные продукты для платформ без предварительного их тестирования, поэтому в любом случае производителям будет необходим доступ ко всем поддерживаемым платформам.
Возникает вопрос, зачем использовать программную реализацию виртуальной машины Java, если такую же функциональность можно получить с помощью аппаратной реализации? Именно так рассуждали разработчики при создании языка Java; они предполагали, что вопрос низкой производительности будет решен, когда станет доступной аппаратная реализация JVM в виде Java-процессоров.Однако даже по прошествии пяти лет Java-процессоры не получили широкого распространения. Существуют проектные экземпляры и даже работающие прототипы Java-процессоров, однако понадобится еще немало времени, чтобы стало возможным их приобрести.
