Java是编译语言还是解释语言？Java比C++慢？看了测试结果，颠覆了我的认知

先自我介绍一下，小编浙江大学毕业，去过华为、字节跳动等大厂，目前阿里P7

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正文

2. 编译与解释

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让我们开始研究编译和解释语言之间的一些差异。

2.1 编译语言

编译器将编译语言（C ++，Go）直接转换为机器码。

在执行之前，它们需要明确的构建步骤。这就是为什么每次更改代码时都需要重新编译程序。

编译语言往往比解释语言更快，更有效。但是，它们生成的机器码是特定于平台的。

2.2 解释语言

在解释语言（Python，JavaScript）中，没有构建步骤。相反，解释器在执行程序时对程序的源代码进行操作。

曾经认为解释语言比编译语言要慢得多。但是，随着即时编译（JIT）的发展，性能差距正在缩小。JIT编译器在程序运行时将代码从解释语言转换为机器码。

此外，我们可以在Windows，Linux或Mac等多个平台上执行解释后的语言代码。解释代码与特定类型的CPU体系结构没有关联。

3. Write Once Run Anywhere

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Java和JVM在设计时考虑了可移植性。因此，当今大多数流行的平台都可以运行Java代码。

这听起来似乎暗示着Java是一种纯解释性语言。但是，在执行之前，需要将Java源代码编译为字节码。字节码是JVM固有的一种特殊机器语言。JVM在运行时解释并执行此代码。

它是JVM为支持Java的每个平台构建和定制的，并不是我们的程序或库。

JVM也具有JIT编译器。 这意味着JVM在运行时优化我们的代码，以获得与编译语言相似的性能优势。

4. Java编译器

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javac的命令行工具把Java源代码编译转换成Java类文件（xxx.class）与平台无关的字节码：

$ javac HelloWorld.java

源代码文件带有.java后缀，而包含字节码的类文件则带有.class后缀。

5. Java虚拟机

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编译的类文件（字节码），可以由JVM执行：

$ java HelloWorld

Hello Java!

在运行时如何将字节码转换为机器本机代码。

5.1 架构概述

JVM由五部分组成：

• 类加载器

• JVM内存结构

• 执行引擎

• 本地方法接口

• 本地方法库

5.2 类加载器

JVM利用ClassLoader将已编译的类文件加载到JVM内存

除加载外，ClassLoader还执行链接和初始化。

• 验证字节码是否存在安全漏洞

• 为静态变量分配内存

• 用原始引用替换符号内存引用

• 将原始值分配给静态变量

• 执行所有静态代码块

5.3 执行引擎

执行引擎负责读取字节码，将其转换为机器本机代码并执行。

三个主要组件负责执行，包括解释器和编译器：

• 由于JVM与平台无关，因此它使用解释器执行字节码

• JIT编译器在重复的方法调用处，把字节码编译为本地代码以提高性能。

• 垃圾收集器收集并删除所有未引用的对象。

执行引擎利用本机方法接口(JNI)来调用本地库和应用程序。

5.4 即时编译器(JIT)

解释器的主要缺点是:每次调用方法时，都需要解释执行，这比编译的本机代码要慢。Java使用JIT编译器来克服此问题。

JIT编译器不能完全替代解释器。执行引擎仍在使用它。但是，JVM根据调用方法的频率使用JIT编译器。

JIT编译器将整个方法的字节码编译为机器本机代码，因此可以直接重用。与标准编译器一样，生成中间代码，进行优化，然后生成机器本机代码。

探查器是JIT编译器的特殊组件，负责查找热点。JVM根据运行时收集的性能分析信息来决定要编译的代码。

这样的效果是，经过几个执行周期，Java程序可以更快地执行其工作。JVM了解到热点后，便可以创建本机代码，从而使运行速度更快。

6. 性能比较

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让我们看一下JIT编译如何提高Java的运行时性能。

6.1 斐波那契数列性能测试

我们将使用一种简单的递归方法来计算第n个斐波那契数：

private static int fibonacci(int index) {

if (index <= 1) {

return index;

}

return fibonacci(index-1) + fibonacci(index-2);

}

为了衡量重复方法调用的性能收益，我们将运行Fibonacci方法100次：

for (int i = 0; i < 100; i++) {

long startTime = System.nanoTime();

int result = fibonacci(12);

long totalTime = System.nanoTime() - startTime;

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ime = System.nanoTime() - startTime;

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