Warum ist Java so langsam?

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  • Java wurde entwickelt, um Sicherheit und Portabilität auf Kosten der eigenen Performance zu liefern.
    Wie einige bemerkt haben, ist modernes Java aber nicht mehr so langsam, wie es einige noch von früher kennen. Die meisten der Argumente sind mittlerweile abgeklungen.
    Man sagt den Entwicklern der Sprache aber nach, dass man immer immer den "besseren" statt den "schnelleren" Weg wähle.

    == Java ist langsam ==

    Hier nun also ein paar Kenndaten:
    • Der Array-Zugriff ist viel langsamer im Vergleich zu C, was an den vielen Überlaufkontrollen liegt. Hier hat aber bisher jede Java Version massive Verbesserungen bereitgestellt.
    • Man kann nicht auf beliebige Speicherbereiche zugreifen. Dadurch können einige Bitoperationen wie Kompression und Dekompression sehr langsam sein. Diese Restriktionen setzen aber die Hochsprachen aus Sicherheitsgründen um.
    • Java verwendet viel mehr Speicher als C. Wenn die Applikation selbst viel Speicher verbraucht und der verfügbare Speicher aufgebraucht ist, macht es das System langsamer. Allerdings ist die Zuweisung / Freigabe von Speicher durch die Garbage Collection sehr schnell.
    • Streamsbasiertes Arbeiten ist langsam, weil Synchronisation beim Stream Zugriff genutzt wird. Seit Java 5 gibt es jedoch neue - nicht synchronisierte - I/O-Bibliotheken (java.nio.*).
    • Java bietet keine gleiche Low-Level-Funktionalität, wie es bei C der Fall ist, so kann man keine schmutzigen Tricks verwenden um einige Operationen schneller zu machen. So können aber zu gunsten der Portabilität weder Inline-Assembler noch clevere x86 Tricks verwendet werden.
    • String-Operationen sind langsam. Java verwendet unveränderliche, UTF-16 kodierte Strings. Das heißt, Sie brauchen mehr Speicher, mehr Speicherzugriffe und manche Vorgänge sind komplizierter als mit ASCII. Es ist die richtige Entscheidung für Portabilität, büßt dadurch aber Leistung ein.
    • Startzeiten sind noch immer langsam, weil viele ungenutzter Balast geladen wird

    == Java ist schnell ==

    In aller Fairness, gibt es mehrere Anwendungen, bei denen Java gar schneller als die meisten anderen Sprachen:
    • Speicherzuweisung und Freigaben sind schnell und billig. In einigen Fällen ist es besser Speicher neu zu allokieren als zwischengespeicherten wiederzuverwenden.
    • Object Instanziierung und objektorientierte Features sind schnell zu verwenden (schneller als C++ in vielen Fällen?)
    • Methodenaufrufe sind grundsätzlich kostenfrei. Der HotSpot Compiler wird diese von alleine inlinen, was für saubereren Code und manchmal für bessere Ergebnisse als beim manuellen Inlining sorgt. Verglichen dazu sind C / C++ Methodenaufrufe die nicht als inline deklariert sind, sehr teuer.
    • Synchronisation und Multi-Threading sind einfach und effizient, was bei aktuellen Mehr-Kern-CPUs meist einen Geschwindigkeitsgewinn bringt. In C ist die Komplexität beim Entwickeln mit Multi-Threading viel fehleranfälliger.
    • Die String-Klasse ist intelligent konstruiert. Teilstrings können Verweise auf das übergeordnete String Charakter Array haben (Speichereinsparung), so dass viele Operationen (Verkettung, substring, Länge) sehr schnell laufen.
    • Collections sind schnell. Teilweise schlägt Standard Java das Standard C++, was etwas mit der Objekt Behandlung zu tun haben könnte.
    • Das "Array kopieren" ist stark optimiert. Es wird von Hand abgestimmt Assembler code genutzt der in einigen Benchmarks das Äquivalent in C schlägt.

    == Quellen ==

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