자바 vs C 성능비교

최적화 옵션을 주면 달라집니다.

저의 경우는 (loop 를 5번이 아니라 15번 돌게 했습니다)

먼저 client vm 의 경우

purple@localhost:~/speed$ java Speed_K
Elapsed time:1409
Elapsed time:1360
Elapsed time:1348
Elapsed time:1381
Elapsed time:1346
Elapsed time:1393
Elapsed time:1348
Elapsed time:1377
Elapsed time:1349
Elapsed time:1378
Elapsed time:1358
Elapsed time:1446
Elapsed time:1459
Elapsed time:1376
Elapsed time:1362

server vm 인 경우

purple@localhost:~/speed$ java -server Speed_K
Elapsed time:1853
Elapsed time:1873
Elapsed time:42
Elapsed time:42
Elapsed time:43
Elapsed time:42
Elapsed time:42
Elapsed time:42
Elapsed time:41
Elapsed time:42
Elapsed time:42
Elapsed time:42
Elapsed time:41
Elapsed time:41
Elapsed time:42

가 나왔습니다.

JVM 은
purple@localhost:~/speed$ java -server -version
java version "1.6.0"
OpenJDK Runtime Environment (build 1.6.0-b09)
OpenJDK Server VM (build 1.6.0-b09, mixed mode)

입니다.

http://shootout.alioth.debian.org/gp4/benchmark.php?test=all&lang=gcc&lang2=java

gcc 옵션은 -O3 -fomit-frame-pointer -march=pentium4라고 합니다.

이 테스트에서는 아직 두 런타임의 기본(원시) 데이터 타입에 대한 정의가 확실하지 않기 때문에 정확한 테스트라고 볼 수 없습니다.

파닥파닥

코드를 몇 줄 수정해봤습니다.
수정한 부분은 indentation을 달리했습니다.

swhan@swhan:tmp $ cat Speed_K.java 
public class Speed_K {
  static boolean c1 = true, c2=true;
  public static void main(String[] args) {
    long start, end, elapsed;
    try {Thread.sleep(5000L);} catch (InterruptedException e) {}
 
    for(int k=0; k<5; k++) {
      start = System.currentTimeMillis();
long ret = doo();
      end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("Elapsed time:"+(end-start) + " ret=" + ret);
    }
  }
 
  static public long doo(){
int sumcount = 0;
    int i,j;
    long count = 5;
    int n = 50000000;
    long sum =0;
 
    for(i=0; i< count;i++) {
      for(j=0; j< n;j++){
        if ( c1 == true){
          if (c2 == true) { sum ++;}
          else { sum--; }
++sumcount;
        }
      }
      c2 = ! c2;
    }
//return sum;
return sumcount;
  }
}

---

swhan@swhan:tmp $ cat x.c
#include <sys/time.h>
#include <stdio.h>
double elapse_tm( void );
 
 
int c1 = 1, c2=1;
int main( void )
{
    int k;
    long start, end, elapsed;
    double dd;
 
    elapse_tm();
    for( k=0; k<5; k++)
    {
int l_ret = doo( (int) dd );
 
printf("Elapsed time:%f - ret=%d\n", (dd = elapse_tm()), l_ret);
    }
}
 
int doo( int in )
{
int sumcount=0;
    int i,j;
    int count = 5;
    int n = 50000000;
    long sum =0;
 
n = n+ in;
    for(i=0; i< count;i++) {
      for(j=0; j< n;j++){
        if ( c1 == 1){
          if (c2 == 1) { sum ++;}
          else { sum--; }
++sumcount;
        }
      }
      c2 = ! c2;
    }
//return sum;
return sumcount;
}
 
double elapse_tm( void )
{
        static struct timeval et = { 0, 0 };
        struct timeval st;
 
        st = et;
        gettimeofday( &et, NULL );
 
        if( st.tv_sec == 0 && st.tv_usec == 0 ) return 0;
        return et.tv_sec - st.tv_sec + ( et.tv_usec - st.tv_usec ) / 1000000.;
}

다음은 실행 결과입니다.

swhan@swhan:tmp $ javac Speed_K.java 
swhan@swhan:tmp $ java -server Speed_K ;java  Speed_K
Elapsed time:865 ret=250000000
Elapsed time:907 ret=250000000
Elapsed time:410 ret=250000000
Elapsed time:412 ret=250000000
Elapsed time:412 ret=250000000
Elapsed time:1065 ret=250000000
Elapsed time:1193 ret=250000000
Elapsed time:1210 ret=250000000
Elapsed time:1186 ret=250000000
Elapsed time:1214 ret=250000000
swhan@swhan:tmp $ gcc -O3 x.c -o x3; gcc x.c -o x0
swhan@swhan:tmp $ ./x3;./x0
Elapsed time:0.766235 - ret=250000000
Elapsed time:0.761897 - ret=250000000
Elapsed time:0.760770 - ret=250000000
Elapsed time:0.761476 - ret=250000000
Elapsed time:0.764290 - ret=250000000
Elapsed time:1.011169 - ret=250000000
Elapsed time:1.012441 - ret=250000005
Elapsed time:1.016509 - ret=250000005
Elapsed time:1.015752 - ret=250000005
Elapsed time:1.015788 - ret=250000005

환경입니다.

swhan@swhan:tmp $ uname -a
Darwin swhan.lan 9.4.0 Darwin Kernel Version 9.4.0: Mon Jun  9 19:30:53 PDT 2008; root:xnu-1228.5.20~1/RELEASE_I386 i386 i386
swhan@swhan:tmp $ gcc -v
Using built-in specs.
Target: i686-apple-darwin9
Configured with: /var/tmp/gcc/gcc-5484~1/src/configure --disable-checking -enable-werror --prefix=/usr --mandir=/share/man --enable-languages=c,objc,c++,obj-c++ --program-transform-name=/^[cg][^.-]*$/s/$/-4.0/ --with-gxx-include-dir=/include/c++/4.0.0 --with-slibdir=/usr/lib --build=i686-apple-darwin9 --with-arch=apple --with-tune=generic --host=i686-apple-darwin9 --target=i686-apple-darwin9
Thread model: posix
gcc version 4.0.1 (Apple Inc. build 5484)
swhan@swhan:tmp $ java -version
java version "1.5.0_13"
Java(TM) 2 Runtime Environment, Standard Edition (build 1.5.0_13-b05-237)
Java HotSpot(TM) Client VM (build 1.5.0_13-119, mixed mode, sharing)
swhan@swhan:tmp $ javac -version
javac 1.5.0_13
---이하생략---

저랑 내기할까요?

심지어 자바보다 느린 파이썬으로 저는 코딩을 할테니 다음과 같은 조건을 가진 프로그램을 짜주세요.
"랜덤으로 만들어진 문자열에서 1글자를 찾는데 걸리는 시간, 단문자열은 ascii 에 한한다."
"랜덤으로 문자 만드는 시간은 제외"

------------------------------------------------------------------------------------------------
Life is in 다즐링

[EDIT - error on prev. post]

changed count = 15

$ cc -o sk sk.c
$ time ./sk
Elapsed time:2.487384
Elapsed time:2.399620
Elapsed time:2.441580
Elapsed time:2.403700
Elapsed time:2.446976
 
real	0m12.181s
user	0m12.166s
sys	0m0.007s
 
$ cc -march=core2 -O2 -pipe -o sk sk.c
$  time ./sk
Elapsed time:1.584491
Elapsed time:1.550165
Elapsed time:1.548172
Elapsed time:1.547281
Elapsed time:1.544337
 
real	0m7.776s
user	0m7.769s
sys	0m0.003s
 
 
$ cc -v
Using built-in specs.
Target: i686-pc-linux-gnu
Configured with: ../configure --prefix=/usr --enable-shared --enable-languages=c,c++,fortran,objc,obj-c++,treelang --enable-threads=posix --mandir=/usr/share/man --enable-__cxa_atexit --disable-multilib --libdir=/usr/lib --libexecdir=/usr/lib --enable-clocale=gnu --disable-libstdcxx-pch --with-tune=generic
Thread model: posix
gcc version 4.3.1 20080724 (prerelease) (GCC) 

$ time java Speed_K
Elapsed time:1919
Elapsed time:1927
Elapsed time:54
Elapsed time:55
Elapsed time:54
 
real	0m9.139s
user	0m4.106s
sys	0m0.030s
 
$ java -version
java version "1.7.0-ea"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.7.0-ea-b32)
Java HotSpot(TM) Server VM (build 14.0-b01, mixed mode)

예를 들어 gcc에 core2 arch를 줄 수 있는 것도 최근 버전에서고, Java 1.6도 빌드 버전에 따라 HotSpot의 성능이 다르니 각각의 버전을 올려서 몇 번 더 테스트 해 보세요. 그리고 참고로...
http://weblogs.java.net/blog/kohsuke/archive/2008/03/deep_dive_into.html
http://blogs.sun.com/jag/entry/hotspot_performance
----
I paint objects as I think them, not as I see them.
atie's minipage

쓰고 싶어도 컴파일러마다 동작이 다르거나, inlining 을 잘못 처리하거나,

function call stack 이 제대로 안나오거나 해서요 (함수 호출에 대하여 call 대신

jmp 나 아에 inlining 해버리는지라..)

GC 가 기본 지원 되는 언어와 안되는 언어, Reflection & Retrospection 이 지원 될 때와 지원되지 않을 때 디자인될 수 있는 Framework 의 추상도 수준의 차이, Eclipse + Java 와 Eclipse + CDT 조합의 구현현황을 생각하면 (KScope 도 왠만한 자바 IDE 의 'Find Usage' 혹은 'Find Reference' 기능의 정확도에 비해 떨어집니다.) '자바가 생산성이 좋다는 근거는 없다' 는 말이 제겐 도무지 와닿지 않네요.

제일 좋은 방법은...
그냥 C를 쓰시는 겁니다.
전 그냥 자바를 쓰겠습니다.

----
the smile has left your eyes...

역시 간만에 다시 한번 재미있는 떡밥이...

Java와 C의 비교는 결국 vm과 컴파일러의 실행속도 비교가 되어 버리는 경우가 많아서 큰 의미는 없다고 봅니다.

Java의 의미는 소프트웨어 작성과 유지보수 시간을 줄여준다는데 있다고 봅니다. Java가 본격적으로 쓰이기 전인 90년대 중반 미국에서는 C/C++로 작성된 프로그램들의 메모리 오류로 인해서 어마어마한 비용이 지출되고 있다는 Software Crisis에 대한 지적이 많았었던 것으로 기억합니다. 어찌보면 자바가 그런 소프트웨어 위기를 넘기는데 한 몫을 하고 있다고 보고요, C/C++ 쪽에서도 여러가지 해결책들이 나와서 결국 소프트웨어 업계 전체적으로는 긍정적으로 작용했다고 봅니다.

그리고, 근래의 비지니스 어플리케이션 소프트웨어들은 DB 중심적인 것들이 대부분이라서 사실 개발 언어의 퍼포먼스를 논하기 이전에 DB에서 충분한 실행시간을 까먹어 주기 때문에 더욱 Java가 쓸모 있는 도구가 된 것 같습니다.

물론 저는 고슬링이 재수 없다는 이유만으로도 Java가 꺼려져서 여전히 C/C++/Python/PHP 같은 것들을 주로 씁니다만... ^^

=-=-=-=-=-=-=-=-=
http://youlsa.com

"제시하신" 테스트 코드를 "제시하신" 실행 및 컴파일 옵션으로 "제시하신" 플랫폼에서 실행했을 때 성능 테스트 결과는 님께서 주장하시는 바가 맞습니다.

자바가 씨 만큼의 성능이 나온다고 주장하는 사람들의 논지는 일반적인 복잡도를 가진 루틴이 양쪽의 경우 모두 쓸만하다는 뜻으로 주장하는 것이지, 모든 경우에 자바가 씨만큼의 속도가 나온다고 주장하는 것이 아닙니다.

추상화 레벨을 생각해 보면, 씨 코드를 자바 코드로 동일하게 옮기는 것은 "불가능합니다". 어렵다는 뜻에서가 아니라, 논리적으로 불가능합니다. 컴파일러가 생성하는 네이티브 원시 코드를 세세하게 제어할 수 있는 저급 언어의 특성을 씨는 가지고 있는 반면, 자바는 JVM을 거치죠.

극단적으로 씨는 주의를 기울이면 위처럼 단순한 반복적인 루틴의 경우 CPU의 레지스터 갯수와 인스트럭션, 데이터 캐시 크기에 의존해서 최적화하는 것도 불가능하지 않습니다. 실제로 커널 개발자들은 그런 것들도 고려를 하는 경우도 있구요. 씨를 "포터블한 어셈블리"로 사용할 수도 있다는 거죠.

그래서 씨로 짠 코드가 자바보다 빠르다는 테스트를 하는 건 크게 의미가 없다고 봅니다. 자바가 씨보다 빠르다는 테스트는 JVM의 성능 개선을 보여 줌으로써 추상화 된 계층의 최적화 기술을 보여주는 좋은 증거이지만, 그 반대는 아무것도 보여주지 못하기 때문입니다.

java나 C나 그 나물에 그 밥 아닌가요?
뭘 쓰던 적당한 시간(요구사항에 만족하는 응답시간) 안에 결과가 나오면 그대로 쓰면되고,
느리면, 최적화 하든지 기계 사양을 높이던지 하면 되는데...

취향(종교?)의 차이를 인정하지 못하고, 자기 취향을 객관화하거나 또는 정당성을 얻으려고 하면 많은 마찰이 있을 수 밖에 없습니다.
프로그래밍 언어, 에디터, OS 등등.
예전에는 (emacs교 신자인 저의) 부하직원이 vi도 아닌 ultra 에디터인가하는 것을 고집하면 박살을 내주곤 했는데, 요즘은 그냥 둡니다.
왜냐? 종교의 자유가 있거든요.
더불어 유닉스 파일을 윈도우로 가져다가 편집하고 다시 올리는... 막노동하는 신체의 자유도 중요하죠.

-----
오늘 나의 취미는 끝없는, 끝없는 인내다. 1973 法頂

저런 단순 비교는 별 의미가 없습니다. 그리고 Java가 C보다 빠를수 있습니다.

Java는 VM을 거쳐서 거의 모든일이 수행됩니다.
일반적으로 OS내의 Loader 라든지 Linker 등의 기능이 VM내에 비슷하게 존재합니다.

VM init. 시 VM에서 사용하는 상당 부분의 Memory를 Host System으로부터 Allocation을 하고
이 Memory를 GC가 관리합니다. 물론 VM 실행 옵션을 어떻게 주느냐에 따라 이건 달라질수 있습니다.

하지만 C나 기타 Native Language들은 호스트 시스템의 System Call을 사용하여 직접적으로 메모리를 관리하게 됩니다.
C의 malloc/free 같은거 말이죠.. 이에 따라 malloc/free가 호출될때마다 System call이 일어나게 됩니다.

다들 아시겠지만, 많은 시스템에서 System call은 software interrupt로 구현이 되고, 이경우 대부분의 시스템에서
Context saving이 필요합니다. 물론 ARM같은데에서는 Multiple Register Set을 두어서 이를 하드웨어적으로 빠르게 하기위한
아키텍쳐를 갖고 있다지만, 분명 엄청난 오버헤드가 존재하게 됩니다. 물론 C같은데에서 JVM에서와 같은 GC를 직접 제작해서
메모리를 관리한다면 달라지겠지만, 이런것을 언어 자체의 보편화된 성격으로 일반화시킬수는 없을 것입니다.

반면 JAVA는 User Space의 메모리를 GC가 관리해줌에따라 실제 호스트 시스템으로의 System Call을 상당히 감소시킬수 있습니다.
메모리 사용량에 있어서는 분명히 단점이 존재합니다.

또한, Java의 HotSpot이나 JIT 등의 SW Runtime Opt. 기능은 C/C++ 과 같은 Static Opt. 밖에 할 수 없는 언어와는 분명 차별화된 특성이고
성능차이를 발생시킬수 있는 요인입니다. 특정 case로 많이 가는 Branch에서 해당 Branch의 순서를 바꾸어 Execution time을 최적화 한다든지 하는 건
C/C++에서는 추구할수 없는 장점이죠. 이러한 Runtime Opt. 기능은 실행시간이 긴... Server App. 등에서 더 빛을 발할수 밖에 없습니다.
위에서 제시한 단순한 코드에서는 그러한 장점을 별로 볼수가 없겠죠.

이러한 언어자체의 특성에서 오는 성능 효과뿐만 아니라
복잡한 알고리즘을 안전하게 코딩하기가 더 쉽다는것, 이런것이 가장 큰 장점이고, 이것으로 인한 성능 개선 효과도 무시할수 없습니다.

언어자체의 ThreadPool library 라든지, Syntax 상에서의 Concurrency 지원, 다양한 알고리즘을 지원하는 Data Structure 등등..

물론 이러한 것들을 이미 갖추고 있는 C/C++ 개발자들은 뭐 그게 장점이냐 하겠지만.
기본적으로 지원해주는것과, 개인적으로 갖고 있다는건 언어자체를 놓고 비교할때는 달리 취급해야 합니다.

아무것도 없는 상황에서 중급 Java 개발자하고, C개발자하고 하루안에 아무 채팅서버 개발을 하라고 하면,
Java 개발자는 언어자체에서 지원하는 ThreadPool Library를 쓰고, MemoryMapped Buffer 를 쓰고, MT-Accept, MT-Select 구조의 m threads per n sockets (m>=1, n>=1) 서버를
뚝딱뚝딱 만들겠지만.. C개발자는 아마 Fork 방식으로 만들지 않을까요.. 아마 성능차는 10배이상 나겠죠..(Java>C)

물론.
Java는 Multi-platform을 지향하는 언어이기때문에 각 플랫폼의 공통된 부분만 추구하죠.
이에따라 Platform-specific 한 기능인데 그 기능으로 인해 성능이 극대화 되는 그런거.. 그런건 뭐 C하고 Java하고 Game이 안됩니다.
예를들어, 3d Graphics라든지.. epoll 같은거?.. ㅎㅎ
근데.. 예로든 두개 모두 이미 Java안에 녹아들어가 있군요...

세상에 만능인 언어가 있으면 얼마나 좋겠냐마는..
그렇지가않죠. C는 C만의 강점을 가지는 영역이 존재하는거고. Java도 어떤 영역에서는 C보다 분명한 강점을 가집니다.

예전에 교수님이 하셨던 말이 기억나는군요.
Memory가 많아지면 programmer들은 memory를 많이 쓰는 경향이 생긴다... -_-.

요새 hardware가 워낙 좋아져서 Java의 속도에 대해서 특정분야를 제외하고는
별 불만은 없는 것 같습니다.

하지만 분명 언어에서 제공하는 편의와 안정성 측면에서 Java가 제공하는 것들이 있고,
그로 인하여 programming이 편해진 것은 분명한 것 같습니다.

우선 C/C++에 비해 memory를 생각하는 차원을 어느정도 잊고, object 추상화 관점에서
programming이 강제된다던가, Garbage Collection과
기본적인 예외던지기, 마지막으로 대형 programming이 되기 위한
module화를 언어 차원에서 편의를 제공한 점이 있는 것, multi platform. 뭐 이정도...

제가 아는 분은 Java의 OOP가 C++의 OOP보다 쉬워서 좋았다고 하는데 솔직히 저는 그말이
이해가 안되더군요. 제 생각에는 위의 기능을 말하는 듯.

그런데 위의 기능들만 생각하면 Java보다 좋고, Java보다 성능좋은 언어들이 많이 소개되는데도
잘 쓰이지 않는 것을 보면 확실히 시장선점은 중요한 것 같습니다.

desktop ~ # java Speed_K
Elapsed time:1.061
Elapsed time:1.171
Elapsed time:0.52
Elapsed time:0.603
Elapsed time:0.521
desktop ~ # ./c
sizeof int=4 long=4
Elapsed time:1.103234
Elapsed time:1.103489
Elapsed time:1.102552
Elapsed time:1.103313
Elapsed time:1.102537

이건 어떤 일일까요?

자바가 탄생한 배경과
C가 탄생한 배경은 다릅니다.

자바를 필요로 하는 곳에 있는 사람들이 C를 몰라서 자바로 일을 하는 것은 아닐 겁니다.
C로 일하는 사람들은 자바를 몰라서 C로 일하는 것은 아닐 겁니다.
(물론 모르는 사람들도 있겠죠. 각설하고)

필요할 때, 필요한 것을 잘 활용해서 좋은 결과를 낼 수 있다면,

자바나 C나 성능을 비교하는 것에 어떤 의미가 주어질 지 의문입니다.

마지막으로 제가 빌드하고 실행 시킨 환경을 첨부합니다.

시스템 환경:
Linux desktop 2.6.22-gentoo-r2 #1 SMP Sun Aug 12 20:36:03 KST 2007 i686 Intel(R) Core(TM)2 CPU 6600 @ 2.40GHz GenuineIntel GNU/Linux

C 컴파일러
gcc (GCC) 4.1.1 (Gentoo 4.1.1-r3)

JAVA 컴파일러
java version "1.6.0"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.6.0-b105)
Java HotSpot(TM) Server VM (build 1.6.0-b105, mixed mode)

컴파일 옵션
아무 옵션 주지 않았음.

ps. C로 컴파일 할 때 왜 최적화 옵션을 별도로 주신 건가요?

http://nicesj.com