PythonがJavaより遅いが、PHPより速いのはなぜですか[非公開]

特定のタスクで多くの言語がどのように機能するかを示すさまざまなベンチマークを見てきました。

これらのベンチマークは、PythonがJavaよりも遅く、PHPよりも速いことを常に明らかにしています。なぜそうなのか疑問に思います。

• Java、Python、およびPHPは仮想マシン内で実行されます
• 3つの言語はすべて、プログラムをOS 上で実行されるカスタムバイトコードに変換するため、ネイティブで実行されるものはありません
• JavaとPythonは両方とも「コンパイル」できますが（.pycPythonの場合）、Pythonの__main__モジュールはコンパイルされません。

PythonとPHPは動的に型付けされ、Javaは静的に型付けされます-これがJavaの方が高速である理由です。

また、dynamic-vs-static引数が正しい場合でも、PHPがPythonより遅い理由は説明できません-両方とも動的言語であるためです。

いくつかのベンチマークはこちらとこちら、そしてこちらでご覧いただけます

JVMコードは、些細な（そして高速な）アドホックコンパイラを使用して、効率的にJITコンパイルできます。ただし、PHPとPythonの場合は、動的に型指定されるため、同じことが非常に困難です。JVMは、C ++コンパイラが生成するものと非常に類似した、かなり低レベルで単純なネイティブコードに変換されますが、動的言語の場合、文字通りすべての基本操作およびすべてのメソッド呼び出しに対して動的ディスパッチを生成する必要があります。この動的なディスパッチは、この種のすべての言語の主要なボトルネックです。

場合によっては、はるかに複雑なトレースJITコンパイラを使用して、動的ディスパッチ（およびJavaの仮想呼び出し）を排除することができます。このアプローチはまだ初期段階にあり、抽象解釈をあまり行いません。そのようなコンパイラーはeval呼び出し（動的言語では非常に一般的です）で停止する可能性があります。

PythonとPHPの違いについては、後者は品質がはるかに低いだけです。理論的にはより高速に実行できますが、実行されることはありません。

この質問には、絶対的すぎるという一般的な問題があります。「言語Xは言語Yよりも速い」と言っても意味がありません。コンピューター言語自体は、アルゴリズムを表現する方法に過ぎないため、「高速」でも「低速」でもありません。実際の質問は、「言語Xの実装X1が、この特定の問題ドメインの言語Yの実装Y1よりも速いのはなぜですか」という順序の何かであるべきです。

特定の言語は他の言語よりも特定のドメインを実装する方が簡単であるため、速度の違いは確かに言語自体から外れます。しかし、実装を高速化するものの多くは言語ではありません。たとえば、CPython、IronPython、またはPyPyのいずれについて話しているかを考慮せずに、「PythonはJavaよりも遅い」と言うことはできません。これは、速度がVMの品質によって直接影響を受けるため、VMを使用する言語に特に当てはまります。

余談ですが、私はさまざまな理由で、通常はサポートしている非常に人気のあるJavaScript VMを使用してデバイスでJITを使用できないシステムを使用しています。これは、JavaScriptがはるかに遅く、同様のプロセッサを搭載したPCで実行するよりもはるかに遅いことを意味します。言語自体に直接関係しないこの1つの変更により、JavaScriptが「C ++よりも数倍遅い」から「C ++よりも桁違いに遅い」ものになります。

また、言語は、直接比較できない方法でパフォーマンス特性が異なることも考慮してください。ベンチマークが多すぎると、プログラムが言語Aから言語Bに変換されるだけで、どの機能が高速であるかによって言語が異なることは考慮されません。（リンク先のような合理的なベンチマーク比較でこれを見ることができます。多くの場合、「言語Fooでそれを実装する方法を示してくれてありがとう」のようなメモがあります。）

たとえば、次のJavaコードを使用します。

for(int i=0;i<10;i++) {
    Object o = new Object;
    doSomething(o);
}

C ++でこれを「書き換え」て実行時間を比較するのは魅力的です。

for(int i=0;i<10;i++) {
    Object *o = new Object;
    doSomething(o);
    delete(o);
}

問題は、有能なC ++プログラマなら誰でもすぐにC ++ではこれが何かをする最速の方法ではないということです。C ++により適したものに変更することで、簡単に速度を上げることができます。

for(int i=0;i<10;i++) {
    Object o;
    doSomething(&o);
}

ポイントは、C ++が高速であるということではありませんが、言語を比較するためのベンチマークを作成するよりも本当に難しいです。適切に行うには、両方の言語の専門家であり、両方の言語でゼロから作成する必要があります。それでも、特定のタスクで1つの言語が得意な分野に簡単に出くわすことができます。たとえば、妥当なコンパイラでJavaよりも高速に実行されるC ++でハノイの塔のバージョンを書くことができます。コンパイル時に評価されるC ++テンプレートを使用して、基本的にチートすることでそれを行うことができます（http://forums.devshed.com/c-programming-42/c-towers-of-hanoi-using-templates-424148.html）

ポイントは、「C ++はJavaより速い」とは言えないということではありません。なぜなら、Javaバージョンが数分間実行されている間、プログラムが即座に戻ったからです大文字小文字が異なる場合、C ++の方が高速です。他の狭いケースでは、逆の場合があります。したがって、「C ++は高速」ではなく、「テンプレートを使用してビルド時に式を評価できるインスタンスではC ++が高速」です。満足度は低いが、真実。

言語の速度の違いは、主に実装に関するものです。コンパイルされた言語は、インタープリター言語よりも高速になります。ネイティブコードへのコンパイルは、バイトコードへのコンパイルよりも高速になります。これは、言語が静的に入力されるかどうかなどの質問よりもはるかに効果があります。そしてもちろん、良い実装は悪い実装よりも速くなるでしょう。

そして、優れたプログラマーは、悪いプログラマーよりも高速なコードを作成することを忘れないでください。多くの場合、言語の違いをかなり上回る程度です。

それはコンパイラの品質に関係しており、javaのコンパイラはずっと長く継続的に最適化されており、すべてのコードがJava用にコンパイルされるため、最適化はより重要です。PythonがPHPよりも高速である正確な理由はわかりませんが、GoogleがPythonに影響を与えたためだと思います。

Javaが最速である理由：

静的に型指定された+ JITコンパイル+ --serverフラグを使用して、実行中のコードを積極的に再コンパイルします。

PythonがPHPより速い理由：

Pythonは動的言語かもしれませんが、依然として強く型付けされています。これは、コーディングする構造がランタイムの最適化に対応できることを意味します。

PHPが悪い理由：

基本的にはサーバー上のJavaScriptです（マルチスレッドのサポートはなく、完全に動的で、緩やかに型付けされています）。

本質的に、コンパイラーがコードについて知っているほど、コンパイラーはより最適化できます。Javaは、実行前および実行中に完全に最適化できます。Pythonは実行中に最適化でき、PHPはひどいです。Facebookは、サーバーに到達する前に、実際にPHPをCに変換します。
https://developers.facebook.com/blog/post/2010/02/02/hiphop-for-php--move-fast/

ベンチマークは、かなり数学的なプログラミングを優先して偏っています。

Python が最初に記述された場所と理由を考慮すると、Pythonが複雑な数学にかなり優れていることは驚くことではありません。

一方、PHPはWebページを提供するために作成されたもので、他のこともできますが、WebページはこのタスクでJava よりも優れているか、同等以上です。