C++ 和 Java 的字符串循环性能比较答案

【问题标题】：C++ and Java's Looping on Strings performance comparisonsC++ 和 Java 的字符串循环性能比较
【发布时间】：2017-07-05 11:29:33
【问题描述】：

我针对 C++（在 Visual Studio Community Edition 2015 中实现）和 Java (1.7) for 循环进行了一些性能测试。
以下是源代码：

Java：

long startTime = 0;
long endTime = 0;
long totalTime = 0;

startTime = System.currentTimeMillis();
for (long counter = 0; counter < numberOfIterations; counter++)
{
    System.out.println("01234");
}
endTime = System.currentTimeMillis();
totalTime = endTime - startTime;

C++（基于 Windows，发布版本 x64，针对速度进行了优化）：

ULONGLONG startTime = 0;
ULONGLONG endTime = 0;
ULONGLONG elapsedTime = 0;

startTime = GetTickCount64();
for (LONGLONG counter = 0; counter < numberOfIterations; counter++)
{
    cout << "01234" << endl;
}
endTime = GetTickCount64();
elapsedTime = endTime - startTime;

当我将它们旋转/循环 100,000 次时，结果真的让我感到惊讶。他们来了：
Java：

第一次尝试：31,361 毫秒
第二次尝试：6,316 毫秒
第三次尝试：6,865 毫秒

C++：

第一次尝试：40,000 毫秒
第二次尝试：37,703 毫秒
第三次尝试：20,734 毫秒

然后我又有了一组测试用例

Java：

long startTime = 0;
long endTime = 0;
long totalTime = 0;
startTime = System.currentTimeMillis();
for(long counter = 0; counter < numberOfIterations; counter++) {
    String tempString = new String("test");
}
endTime = System.currentTimeMillis();

C++（基于 Windows，发布版本 x64，针对速度进行了优化）：

ULONGLONG startTime = 0;
ULONGLONG endTime = 0;
ULONGLONG elapsedTime = 0;

startTime = GetTickCount64();
for (LONGLONG counter = 0; counter < numberOfIterations; counter++)
{
    string tempString = "test";
}
endTime = GetTickCount64();
elapsedTime = endTime - startTime;

再次，当我将它们旋转/循环 10,000,000 次时，结果确实更令人惊讶。他们来了： Java

第一次尝试：7 毫秒
第二次尝试：7 毫秒
第三次尝试：7 毫秒

C++：

第一次尝试：125 毫秒
第二次尝试：125 毫秒
第三次尝试：125 毫秒

但是在 C++ 的空循环上。

在进行此测试之前，我实际上认为 C++ 在低级别或特定于操作系统/平台的实现中将始终胜过 Java。但是，在这种情况下，这是否意味着 Java 有更有效的方式来处理字符串，特别是如果它已经在卷中？

谢谢

【问题讨论】：

必填：How do I write a correct micro-benchmark in Java?
这里的问题：您的示例可能太太天真了，无法得出有意义的数字。例如，请参阅stackoverflow.com/questions/504103/…。我的意思是：Java JIT 做了很多优化。它可能很快认为创建刚刚被丢弃的字符串对象是没有意义的。而对于另一个测试用例：你明白当打印到控制台时（？）大部分时间无论如何都会花在系统调用上？
能否请您在第一个 c++ 示例中的循环前添加两行：ios_base::sync_with_stdio(false); 和 cin.tie(NULL);，然后再试一次？
将endl 更改为'\n'。
@PeteBecker: 不，endl 是正确的，因为System.out.println 也会刷新缓冲区。公平地说，两种语言都应该刷新或不刷新。

标签： java c++ visual-c++

【解决方案1】：

最后，我能够按照我的承诺抽出时间在这里发布答案。但我为此道歉。无论如何，这是我收集的统计数据。请耐心等待，这是一个很长的答案。顺便说一句，它们都是在 Windows 10 Pro x64 Machine 中执行的 =)！

第一个代码（C++ 和 Java）：在 Windows 上的 Java 中：

public void testForLoopCreateInt(long numberOfIterations) {
    ArrayList<Integer> listOfIntegers = new ArrayList<Integer>();
    long startTime = 0;
    long endTime = 0;
    long totalTime = 0;
    System.out.println("\n===========================" + "\ntestForLoopCreateInt() Looping for: " + numberOfIterations);
    startTime = System.currentTimeMillis();
    for(long counter = 0; counter < numberOfIterations; counter++) {
        int i = 0;
        listOfIntegers.add(i);
    }
    endTime = System.currentTimeMillis();
    totalTime = endTime - startTime;
    System.out.println("Total time: " + totalTime + " milliseconds");

    System.out.println("===========================testForLoopCreateInt()");

    for (int indexer = 0; indexer < 10; indexer++) {
        int y = listOfIntegers.get(indexer);
    }
}

在 C++ 中通过一些 Win32 API：

void Loops::testForLoopCreateInt(LONGLONG numberOfIterations)
{
    cout << "\n===========================" << "\ntestForLoopCreateInt() Looping for: " << numberOfIterations << endl;
    vector<int> vectorOfInts;

    high_resolution_clock::time_point startTime = high_resolution_clock::now();
    for (LONGLONG counter = 0; counter < numberOfIterations; counter++)
    {
        int i = 0;
        vectorOfInts.push_back(i);
    }
    high_resolution_clock::time_point endTime = high_resolution_clock::now();

    duration<double, std::milli> totalTime = endTime - startTime;
    cout << "Total time: " << totalTime.count() << " milliseconds" << endl;
    cout << "===========================testForLoopCreateInt()" << endl;

    for (int indexer = 0; indexer < 10; indexer++) {
        int y = vectorOfInts.at(indexer);
    }
}

当每一个都将迭代次数设置为某个值时，结果如下：

Java：

10 次迭代：0.00 毫秒
100 次迭代：0.00 毫秒
1000 次迭代：0.00 毫秒
10000 次迭代：1.00 毫秒
100000 次迭代：4.00 毫秒
1000000 次迭代：12.00 毫秒
10000000 次迭代：106.00 毫秒
100000000 次迭代：1,747.00 毫秒

C++：

10 次迭代：0.001803 毫秒
100 次迭代：0.00601 毫秒
1000 次迭代：0.013521 毫秒
10000 次迭代：0.067005 毫秒
100000 次迭代：0.506291 毫秒
1000000 次迭代：4.4806 毫秒
10000000 次迭代：61.1632 毫秒
100000000 次迭代：679.341 毫秒

第二个代码（C++ 和 Java）：在 Windows 上的 Java 中：

public void testForLoopCreateUniformStringAndStoreToArrayList(long numberOfIterations) {
    ArrayList<String> listOfIntegers = new ArrayList<String>();
    long startTime = 0;
    long endTime = 0;
    long totalTime = 0;
    System.out.println("\n===========================" + "\ntestForLoopCreateUniformStringAndStoreToArrayList() Looping for: " + numberOfIterations);
    startTime = System.currentTimeMillis();
    for(long counter = 0; counter < numberOfIterations; counter++) {
        String string = new String("01234");
        listOfIntegers.add(string);
    }
    endTime = System.currentTimeMillis();
    totalTime = endTime - startTime;
    System.out.println("Total time: " + totalTime + " milliseconds");

    System.out.println("===========================testForLoopCreateUniformStringAndStoreToArrayList()");

    for (int indexer = 0; indexer < 10; indexer++) {
        String y = listOfIntegers.get(indexer);
    }
}

在 C++ 中通过一些 Win32 API：

void Loops::testForLoopCreateUniformStringAndStoreToVector(LONGLONG numberOfIterations)
{
    cout << "\n===========================" << "\ntestForLoopCreateUniformStringAndStoreToVector() Looping for: " << numberOfIterations << endl;
    vector<string> vectorOfStrings;

    high_resolution_clock::time_point startTime = high_resolution_clock::now();
    for (LONGLONG counter = 0; counter < numberOfIterations; counter++)
    {
        string str000("01234");
        vectorOfStrings.push_back(str000);
    }
    high_resolution_clock::time_point endTime = high_resolution_clock::now();

    duration<double, std::milli> totalTime = endTime - startTime;
    cout << "Total time: " << totalTime.count() << " milliseconds" << endl;
    cout << "===========================testForLoopCreateUniformStringAndStoreToVector()" << endl;

    for (int indexer = 0; indexer < 10; indexer++) {
        string y = vectorOfStrings.at(indexer);
    }
}

当每一个都将迭代次数设置为某个值时，结果如下：

Java：

10 次迭代：0.00 毫秒
100 次迭代：0.00 毫秒
1000 次迭代：1.00 毫秒
10000 次迭代：1.00 毫秒
100000 次迭代：6.00 毫秒
1000000 次迭代：24.00 毫秒
10000000 次迭代：2,742.00 毫秒
100000000 次迭代：33,371.00 毫秒

C++：

10 次迭代：0.003605 毫秒
100 次迭代：0.018329 毫秒
1000 次迭代：0.064301 毫秒
10000 次迭代：0.71722 毫秒
100000 次迭代：13.9406 毫秒
1000000 次迭代：88.5781 毫秒
10000000 次迭代：931.526 毫秒
100000000 次迭代：10,768.9 毫秒

所以这些是结果，我不确定这是否有偏见，但我尽可能公平地对待 C++（在 Windows 上）和 Java（在 Windows 上）。所以你会是法官。

谢谢。

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