Чому Go так повільно (порівняно з Java)?

Як ми бачили з гри The Computer Language Benchmarks Game 2010 року:

• Перехід у середньому на 10 разів повільніше, ніж у С
• У 3 рази повільніше, ніж у Java !?

Як це може бути, маючи на увазі, що компілятор Go виробляє власний код для виконання?
Незрілі компілятори для Go? Або є якась внутрішня проблема з мовою Go?

EDIT:
Більшість відповідей заперечують внутрішню повільність Go languge, стверджуючи, що проблема є у незрілих компіляторах.
Тому я зробив кілька власних тестів для обчислення чисел Фібоначчі : Ітеративний алгоритм працює у Go (freebsd, 6g) зі sameшвидкістю, як у C (з опцією O3). 2 timesТупий рекурсивний режим працює в Go повільніше, ніж у C (з опцією -O3; з -O0 - те саме). Але я не бачив 10-кратного падіння, як у грі з бенчмарками.

Компілятори 6g та 8g не особливо оптимізують, тому код, який вони створюють, не особливо швидкий.

Вони розроблені для того, щоб швидко працювати самостійно і створювати код, який добре (є оптимізація). gccgoвикористовує існуючі оптимізаційні проходи GCC і може забезпечити більш точне порівняння з C, але gccgo ще не є повноцінним.

Орієнтовні показники майже повністю стосуються якості впровадження. Вони не мають великої кількості спільного з мовою як такою, за винятком тих випадків, коли впровадження витрачає на час виконання функції підтримки мовних функцій, які реальним чином не потрібні. У більшості мов компіляції досить розумний компілятор теоретично може викреслити те, що не потрібно, але настає момент, коли ви сфальсифікуєте демонстрацію, оскільки дуже мало реальних користувачів мови писали б програми, які не використовували цю функцію . Переміщення речей, не видаляючи їх повністю (наприклад, передбачення віртуальних напрямків дзвінків у Java, складеній Java), починає складніше.

FWIW, мій власний дуже тривіальний тест з Go, коли я дивився на нього (в основному цикл додавання цілих чисел, в основному), gccgo створював код до швидкого кінця діапазону між gcc -O0і gcc -O2для еквівалентного C. Перехід не є по суті повільним, але компілятори поки не роблять все. Навряд чи дивно для мови, якій 10 хвилин.

У наступному випуску Go FAQ має з’явитися щось подібне до наступного.

Продуктивність

Чому Go погано працює на еталоні X?

Однією з цілей дизайну Go є наближення до продуктивності C для порівняних програм, але в деяких еталонах це досить погано, включаючи декілька в тесті / стенді. Найповільніші залежать від бібліотек, для яких версії порівнянної продуктивності недоступні в Go. Наприклад, pidigits залежить від багатоточного математичного пакету, а версії C, на відміну від Go, використовують GMP (що написано в оптимізованому асемблері). Тести, які залежать від регулярних виразів (наприклад, regex-dna), по суті порівнюють пакет Goge stopgap regexp з зрілими, високооптимізованими бібліотеками регулярних виразів, як PCRE.

Ігри на бенчмарк виграються завдяки широкій настройці, і версія більшості тестів Go потребує уваги. Якщо ви вимірюєте порівнянні програми C та Go (зворотний доповнення - один із прикладів), ви побачите, що дві мови набагато ближчі за необробленою продуктивністю, ніж це показало б набір.

Але все ж є можливість для вдосконалення. Компілятори хороші, але можуть бути кращими, багатьом бібліотекам потрібна велика продуктивність роботи, а збирач сміття ще недостатньо швидкий (навіть якщо б це було, турбота про те, щоб не створювати непотрібне сміття, може мати величезний ефект).

Ось ще кілька подробиць про The Computer Benchmarks Game з недавньої теми списку розсилки.

Збір сміття та продуктивність у гккго (1)

Збір сміття та продуктивність у гккго (2)

Важливо зауважити, що Комп'ютерна бенчмаркі - це лише гра. Люди з досвідом вимірювання продуктивності та планування потужностей ретельно узгоджуються, як, наприклад, над реалістичними та фактичними навантаженнями; вони не грають в ігри.

Моя відповідь не настільки технічна, як усі, але я думаю, що вона все ще актуальна. Такі ж орієнтири я бачив і в грі Computer Benchmark, коли вирішив почати навчання Go. Але я, чесно кажучи, вважаю, що всі ці синтетичні орієнтири є безглуздими з точки зору того, чи вирішити, чи достатньо швидко перейти до вас.

Нещодавно я писав сервер повідомлень на Python, використовуючи Tornado + TornadIO + ZMQ, і для свого першого проекту Go я вирішив переписати сервер у Go. Поки, отримавши сервер такої ж функціональності, як і версія Python, мої тести показують, що в програмі Go на 4.7-кратне збільшення швидкості. Майте на увазі, я кодую в Go лише тиждень, і кодую в Python вже більше 5 років.

Продовжуйте працювати лише швидше, оскільки вони продовжують працювати над цим, і я думаю, що насправді це зводиться до того, як це працює в реальному застосуванні, а не крихітних маленьких обчислювальних орієнтирах. Для мене Go, очевидно, призвів до більш ефективної програми, ніж те, що я міг створити в Python. Це моя відповідь на це питання.

Все змінилося.

Я думаю, що правильна відповідь на ваше запитання полягає в тому, щоб оскаржити поняття, яке йде повільно. На час Вашого запиту ваше судження було виправданим, але з тих пір Go отримав багато ґрунту в плані ефективності. Тепер це все ще не так швидко, як C, але в загальному сенсі це майже не на 10 разів повільніше.

Гра комп'ютерних мовних орієнтирів

На момент написання цього повідомлення:

source  secs    KB      gz      cpu     cpu load

reverse-complement
1.167x
Go      0.49    88,320  1278    0.84    30% 28% 98% 34%
C gcc   0.42    145,900 812     0.57    0% 26% 20% 100%

pidigits
1.21x
Go      2.10    8,084   603 2.10    0% 100% 1% 1%
C gcc   1.73    1,992   448 1.73    1% 100% 1% 0%

fasta
1.45x
Go      1.97    3,456   1344    5.76    76% 71% 74% 73%
C gcc   1.36    2,800   1993    5.26    96% 97% 100% 97%

regex-dna
1.64x
Go      3.89    369,380 1229    8.29    43% 53% 61% 82%
C gcc   2.43    339,000 2579    5.68    46% 70% 51% 72%

fannkuch-redux
1.72x
Go      15.59   952 900 62.08   100% 100% 100% 100%
C gcc   9.07    1,576   910 35.43   100% 99% 98% 94%

spectral-norm
2x
Go      3.96    2,412   548 15.73   99% 99% 100% 99%
C gcc   1.98    1,776   1139    7.87    99% 99% 100% 99%

n-body
2.27x
Go      21.73   952 1310    21.73   0% 100% 1% 2%
C gcc   9.56    1,000   1490    9.56    1% 100% 1% 1%

k-nucleotide
2.40x
Go      15.48   149,276 1582    54.68   88% 97% 90% 79%
C gcc   6.46    130,076 1500    17.06   51% 37% 89% 88%

mandelbrot
3.19x
Go      5.68    30,756  894 22.56   100% 100% 99% 99%
C gcc   1.78    29,792  911 7.03    100% 99% 99% 98%

Хоча, вона жорстоко страждає від орієнтиру двійкового дерева:

binary-trees
12.16x
Go      39.88   361,208 688 152.12  96% 95% 96% 96%
C gcc   3.28    156,780 906 10.12   91% 77% 59% 83%

Незважаючи на не настільки високу ефективність використання циклів процесора Go, модель одночасності Go набагато швидша, ніж, наприклад, потокова модель на Java, і може бути порівнянна з потоковою моделлю C ++.

Зауважте, що в орієнтирі нитка-кільце Go було на 16 разів швидше, ніж у Java. У тому ж сценарії Go CSP був майже порівнянний з C ++, але використовував на 4 рази менше пам'яті.

Великою силою мови Go є її паралельна модель, Communicating Sequences Proces, CSP, визначена Тоні Хоаром у 70-х роках, яка є простою у здійсненні та підходить для дуже одночасних потреб.

Є дві основні причини того, що Java швидша за Go і C ++, а в багатьох випадках може бути швидшою за C:

1) Компілятор JIT. Він може вбудовувати виклики віртуальних функцій через декілька рівнів, навіть із класами OO, на основі профілю виконання. Це неможливо статично складеною мовою (хоча новіша перекомпіляція на основі записаного профілю може допомогти). Це дуже важливо для більшості орієнтирів, які передбачають повторювані алгоритми.

2) ГК. Розподіл пам'яті на основі GC майже безкоштовний порівняно з malloc. А "вільне" покарання може бути амортизовано протягом усього часу виконання - часто пропускається, оскільки програма припиняється до того, як потрібно зібрати весь сміття.

Є сотні (тисяч?) Надзвичайно талановитих розробників, які роблять GC / JVM ефективними. Думати, що ти можеш "кодувати краще всіх", - це дурість. Це суть людського егоїзму - люди важко сприймають, що при належному навчанні талановитих людей комп'ютер буде працювати краще, ніж люди, які його запрограмували.

Btw, C ++ може бути настільки ж швидким, як і C, якщо ви не використовуєте і функцій OO, але тоді ви досить близькі до просто програмування на C для початку.

Найголовніше, що "різниці швидкостей" у цих тестах зазвичай безглузді. Витрати на IO на порядок більше, ніж різниці в продуктивності, і тому правильні конструкції, що мінімізують витрати на виведення, завжди виграють - навіть в інтерпретованій мові. Дуже мало систем пов'язано з процесором.

Як остаточне зауваження, люди називають "гру комп'ютерних мовних орієнтирів" як "наукову міру". Тести є повністю помилковими, наприклад, якщо ви переглядаєте тести Java для nbody. Коли я запускаю тести на одній ОС / апараті, я отримую приблизно 7,6 секунди для Java, і 4,7 секунди для C - що розумно - а не 4-х повільність звітів про тести. Це натискання, фальшиві новини, покликані генерувати трафік на сайті.

Як остаточне, заключне зауваження ... Я провів тести за допомогою Go, і це було 7,9 сек. Той факт, що при натисканні на Go, він порівнює його з Java, а при натисканні на Java він порівнює його з C, повинен бути червоним прапором для будь-якого серйозного інженера.

Для реального порівняння Java, Go та C ++ в реальному світі див. Https://www.biorxiv.org/content/10.1101/558056v1 сповіщення про спойлер, Java виходить на перше місце в сильному виконанні, і Go виходить на перше місце при комбінованому використанні пам'яті і настінний час.

Я думаю, що часто не помічений факт полягає в тому, що компіляція JIT може бути> статичною компіляцією, особливо для (часу виконання) функцій або методів із запізненням. JIT гарячої точки вирішує в RUNTIME, які методи вбудувати, він навіть може налаштувати макет даних відповідно до розміру кешу / архітектури процесора, на якому він зараз працює. Загалом, C / C ++ може скласти (і загалом все-таки буде краще), маючи прямий доступ до обладнання. Для Go речі речі можуть виглядати інакше, оскільки її більш високий рівень порівняно з C, але в даний час не вистачає системи / компілятора оптимізації виконання. Мій кишечник говорить мені, що Go може бути швидшим, ніж Java, оскільки Go не примушує переслідувати покажчики настільки сильно, і заохочує кращу локальність структури даних + потребує меншого розподілу.

Власне кажучи, Go є не тільки елегантним та ефективним під час проектування, але й надзвичайно ефективним під час роботи. Ключовим моментом є використання правильної операційної системи, тобто LINUX. Результат профілювання продуктивності в Windows та Mac OS за відсутністю кращого слова поступається на один-два порядки.

У Linux під час роботи Linux дуже швидко, ідеально порівняно з c / c ++. тривалість руху під windows та unix не в одній лізі

порівняння з java не настільки важливо, що йде як для розробки системи, так і для додатків (оскільки java більше схожий на синій комір лише для розробки додатків). не буде вводити деталі, але коли такі речі, як кубернети, записуються вперед, ти розумієш, що це не привітна іграшка для консультантів для підприємств

я не пам'ятаю, щоб Google навіть колись згадував про компроміс, на який ви посилаєтесь. Хороший дизайн, простий, елегантний та ефективний для розробки програм на системному та прикладному рівнях, має вказівники, ефективне розподілення пам’яті та делокацію, дозволяє уникнути ускладнень, що виникають через о, так просто пропустити успадкування реалізації, надаючи вам спільну програму та інші сучасні способи написання додатків із високою продуктивністю у часі та бюджеті. знову ж таки, швидкий рух під Linux, саме для цього він був розроблений (дуже радий, що це робить)

І Java, і C є більш чіткими зі своїми визначеннями даних та методів (функцій). C набраний статично, і Java менше, ніж за своєю моделлю успадкування. Це означає, що спосіб обробки даних в значній мірі визначається під час компіляції.

Go є більш неявним із його визначеннями даних та функцій. Вбудовані функції мають більш загальний характер, а відсутність ієрархії типів (наприклад, Java або C ++) призводить до недоліків швидкості Go.

Майте на увазі, що метою Google для мови Go є прийнятний компроміс між швидкістю виконання та швидкістю кодування. Я думаю, що вони потрапляють на гарне солодке місце при першій спробі, і все покращиться лише в міру того, як буде зроблено більше роботи.

Якщо порівняти Go з більш динамічно набраними мовами, головною перевагою яких є швидкість кодування, ви побачите перевагу швидкості виконання Go. Go у 8 разів швидше, ніж perl, і в 6 разів швидше, ніж Ruby 1.9 та Python 3 на тих орієнтирах, які ви використовували.

У будь-якому разі, краще задати питання: чи є гарний компроміс у простоті програмування та швидкості виконання? Моя відповідь - так, і вона повинна покращитися.