起因，最近github上火了一个非常简单的测试项目，Go完全打不过Java和Kotlin，且作者没有给.net的结果：
基准代码：bddicken/languages: Compare languages
测试结果：benjdd.com/languages/
十亿次双层嵌套循环测试结果
| 语言 | 耗时 |
|---|---|
| C/clang -03 | 0.50s |
| Rust | 0.50s |
| Java | 0.54s |
| Kotlin | 0.56s |
| Go | 0.80s |
| Node.js | 1.03s |
| Dart | 1.34s |
| PyPy | 1.53s |
| PHP | 9.93s |
| Python | 74.42s |
递归斐波那契数列生成（S40=F40?1）结果
| 语言 | 耗时 |
|---|---|
| C/clang -03 | 0.40s |
| Rust | 0.41s |
| Java | 0.48s |
| Kotlin | 0.49s |
| Go | 0.87s |
| Node.js | 1.11s |
| Dart | 0.78s |
| PyPy | 2.75s |
| PHP | 10.85s |
| Python | 29.00s |
测试环境
m3 mbp 16g
- Clang version: Apple clang version 16.0.0 (clang-1600.0.26.4)
- R version: Rscript (R) version 4.4.2 (2024-10-31)
- Kotlin version: kotlinc-jvm 2.0.21 (JRE 23.0.1)
- Java version: javac 23.0.1
- Rust version: cargo 1.82.0
- Node version: v22.11.0
- Python version: 3.9.6
- PHP version: 8.3.13
- Dart version: 3.5.4
- Go version: 1.21.2
- PyPy: 7.3.17
循环测试Golang为什么慢，如何优化
package main // 基准测试代码
import (
"fmt"
"math/rand"
"strconv"
"os"
)
func main() {
input, e := strconv.Atoi(os.Args[1]) // Get an input number from the command line
if e != nil { panic(e) }
u := int32(input)
r := int32(rand.Intn(10000)) // Get a random number 0 <= r < 10k
var a[10000]int32 // Array of 10k elements initialized to 0
for i := int32(0); i < 10000; i++ { // 10k outer loop iterations
for j := int32(0); j < 100000; j++ { // 100k inner loop iterations, per outer loop iteration
a[i] = a[i] + j%u // Simple sum
}
a[i] += r // Add a random value to each element in array
}
fmt.Println(a[r]) // Print out a single element from the array
}
问题的根源出在对a[i]的读写每次都需要去内存或缓存中进行，而老牌编译器会对这种嵌套循环中的变量创建一个临时变量，等内层循环结束，在写回原始变量，而临时变量更有可能被放入寄存器。如果我们把Go的代码稍微改一下，手动去做这段优化。
//...上文代码不变
for i := int32(0); i < 10000; i++ {
tmp := a[i]
for j := int32(0); j < 100000; j++ { // 100k inner loop iterations, per outer loop iteration
tmp = tmp + j%u // Simple sum
}
tmp += r // Add a random value to each element in array
a[i] = tmp
}
//...下文代码不变
具体测试结果我就不测了（电脑上OpenJDK都没装），可以看参考文献中：GoCN的文章
GO语言的递归为什么比不过Java
- 栈空间处理
- Go默认的栈空间较小(2KB-8KB),递归调用容易发生栈溢出
- Java的栈空间默认更大(64KB-1MB),且可以轻松配置
- Java的JVM对递归有专门的优化
- 尾递归优化
- Go编译器目前不支持尾递归优化
- Java的HotSpot JVM会对热点代码进行尾递归优化
- 这导致Go在深度递归时性能下降明显
- JIT vs AOT
- Java的JIT可以在运行时优化递归代码
- Go是AOT编译,缺乏运行时优化机会
- JIT能根据实际运行情况做更多优化
思考
其实我之前一直没想过，想当然的以为编译语言性能会高于Java这种需要依托类JVM运行的语言。事实上无论是多线程（当然Go语言也有优秀的三方协程池）还是基本逻辑代码等等，在很多方面Go都打不过Java，.net这种老牌编译工具链，这个github上的简单项目，不到两周的时间就一千个star，估计也是很多人没想到，在最简单的场景下，各种语言的表现和预期差别很大。虽然在业务上看，即便慢了一百倍的CPython在大多数场景也不会是性能瓶颈的根源，但作为一个程序人总要深思，不是么？
参考文献
bddicken/languages: Compare languages
benjdd.com/languages/
惊！Go在十亿次循环和百万任务中表现不如Java，究竟为何？
