多语言横向对比 Python 有多慢？

• 原文地址：How Slow is Python?
• 原文作者：Doug Foo
• 译文出自：掘金翻译计划
• 本文永久链接：github.com/xitu/gold-m…
• 译者：Alfxjx
• 校对者：Wu-yikun

我们都知道它比 C、Java、Rust 慢，但到底有多慢呢？

就在我开始思考这篇文章的时候，我的信息流里刷出了一个笑话帖子 “Python 实际上并不慢” —— 即使我知道那不是真的而且只是标题党，我还是读了它。当谈到 Python 时，好比你正在与蜗牛打交道，虽然你可以训练好蜗牛，但你无法摆脱它的基本遗传学（与经典电影《千钧一发》中的伊桑·霍克不同）。

基准测试

于是我开始编写一些简单的基准测试来交叉测试 C、Rust、Java 和 Python。以下是我的主要评判标准：

• 管理内存压力（对象创建/销毁）
• 类似 JSON 的字符串处理
• 循环和计算密集型操作

作为参考，有一个很棒的 GitHub 项目 评估了十几种语言的性能，性能的结果如下表。如果把 C++ 的性能作为基线 1，那么 Python 在 brainf 测试（一个很有趣的图灵机解释器） 上的速度要比 C++ 慢 227 倍。

我最终编写了非常简单的代码片段来进行测试，因为我意识到我忘记了这些语言的大多数是如何编程的。我不得不重新设定我的测试目标以适应我微弱的技能……

测试结果的分析

我将链接到我的 GitHub 以在参考部分中进行真正的 hacky 测试。 我希望命名是不言自明的。

以下是我对不同语言性能的总结：

1. Python 文件 I/O 相当快 因为限制因素是磁盘
2. Python 在递归时异常缓慢，仅 fib(30) 级别递归的斐波那契数列就已经慢得不可思议了
3. Python 函数调用很慢 —— 导致递归缓慢的原因之一
4. 没有 JIT 优化的 Java 可能真的很慢，在某些方面甚至比 Python 还要慢
5. Java 原生 String + 仍然非常慢（100 倍），尽管使用 StringBuilder 使其快了很多，但仍旧比 Python 慢
6. 如今带有 JIT 的 Java 相当快，几乎不值得再使用 C……
7. Rust 真的很快，当然如果我能知道怎样更好的写 Rust 代码的话，可能会更快......

虽然慢 200 倍的基准测试尚未在我的小测试中得到证明，但显然，如果再增加一些额外的函数调用和递归，你就会很容易得到这样的结论。

那么为什么 Python 很慢呢？

大多数原因都是显而易见的，但也让我列出它们：

1. Python 是一门解释型语言，虽然是字节码编译的，但它并没有进行真正优化
2. Python 使用垃圾收集，但主要使用引用计数，因此它比 Java 表现得更快、或者说至少更具有确定性
3. 默认没有 JIT 编译器 —— 似乎对于解释型语言至关重要（PyPy 使用它提升了 10 倍）
4. 作为一门弱类型的动态语言有它慢的地方（并且使得构建 JIT 变得更加困难）
5. 函数调用的实现异常缓慢（也许有些堆栈帧分配算法比较复杂？）

请注意，我们甚至没有测试多线程或多程序，因为我们都知道 Python 也有 GIL（全局解释器锁） 问题。

如何优化 Python 的运行速度？

有一些技巧可以提高 Python 的运行速度，但大多数都不是很好。

1. 使用多进程来处理工作线程（但要注意你会受到 GIL 的限制）
2. 编写原生 C 代码并链接到 Python
3. 使用原生 Python 函数（在运行时用 C 编写）
4. 单行的列表推导式似乎是性能优化的，所以它们看起来不仅仅是很酷的技巧

老实说，我没有看到很多很棒的技巧…… 有些技巧就像“使用 O(n) 和 O(n-log n) 算法而不是 O(n²)”…… 也许第一个技巧应该是学习一些计算机科学知识？

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参考文章

1. Making Python fast— github.com/ajcr/ajcr.g…
2. Python Slowness — medium.com/analytics-v…
3. Why is Python Slow — hackernoon.com/why-is-pyth…
4. GitHub of hack test1.* sample s— github.com/dougfoo/med…
5. Lack of ByteCode optimization in Python — nullprogram.com/blog/2019/0…

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