Golang性能测试与思考
本文测试Go、Python、PyPy、C的效率，作为学习Go的参考标准。测试用例：进行(2<<25)次简单加法
测试环境：
系统：Windows7 专业版
CPU：Intel® Core™ i5-4590 CPU @ 3.30GHZ 3.30GHZ, 14级流水线（Pipeline）
参考资料：
Core微架构14级流水线
测试用例：进行(2<<25)次简单加法
// golang example
package main
import "fmt"
import "time"
func main() {
var N int = 2 << 25
var j int = 0
t0 := time.Now()
for i := 1; i < (N); i++ {
j += 1
}
elapsed := time.Since(t0)
fmt.Println("N:", N, "time:", elapsed)
}
测试结果：N: 67108864 time: 20.5027ms
# -*- coding: utf-8 -*-
# Python and Pypy example
import time
t0 = time.clock()
N = 2 << 25
j = 0
for i in xrange(N):
j += 1
print "N:{}, time:{:.2f}ms".format(N, (time.clock() - t0) * 1000)
测试结果：
Python N:67108864, time:5102.14ms
PyPy: N:67108864, time:124.16ms
#include "stdafx.h"
#include
#include "test1.h"
#include
#include
#ifdef _WIN32
#include
#include
#elif defined __linux__
#include
#endif
unsigned long ClockMs64()
{
#ifdef _WIN32
struct __timeb64 timebuffer;
_ftime64_s(&timebuffer);
return timebuffer.time * 1000 + timebuffer.millitm;
#else
timespec ts;
if (-1 == clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &ts))
{
return 0;
}
return ((unsigned long)ts.tv_sec) * 1000 + ts.tv_nsec/1000000;
#endif
}
unsigned long Clock()
{
return (unsigned long)ClockMs64();
}
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
UINT64 N = 2 << 25;
UINT64 j = 1;
unsigned long start = Clock();
for(UINT64 i=0;i 测试结果：N:67108864, time:160ms
综合以上测试结果：
| 时间 | |
|---|---|
| C | 160ms |
| PyPy | 124.16ms |
| Python | 5102.14ms |
| Golang | 20.50ms |
结论：从测试结果来看，执行效率Golang > PyPy > C > Python
分析：
Golang是编译型语言，会将代码编译成二进制可执行机器码。我们来分析执行Golang的执行时间，我们知道一个汇编指令至少执行一个CPU周期（指令执行整数个周期，大部分指令执行一个周期，指令具体执行周期可以参考CPU手册）。也就是说只要我们知道执行整个程序的汇编指令数量，我们就能对程序运行时间做出评判。
测试用例循环体内执行以下操作，大致翻译成汇编指令，统计汇编指令数目
1. i < N --> 将i、N入栈，cmp后比较结果来做Jmp操作，大约5条汇编指令；
2. j += 1 --> 将j入栈，执行Inc操作，然后保存到j，大约3条汇编指令；
3. i ++ --> 将i入栈，执行Inc，保存到i，大约3条汇编；
4. 还有一个隐藏的Jump到操作1的操作， 1条汇编
故一个循环体总体汇编指令条目为(5+3+3+1)=12条
CPU主频为3.30GHZ，循环体汇编条目约为12条。我们以CPU满载、每条指令一个周期计算，执行2<<25次循环体需要用时=1000 * ((2<<25) * 12) / (3.3 * (10**9)) = 244.03ms。
而我们测试Golang用时20.50ms，为什么Golang比前面计算的244.03ms远远要小？秘密在于CPU的指令流水线，根据资料我们知道Intel CPU是14级流水线架构，也就是说一个CPU周期最大可执行14条汇编指令。我们用单级流水线理论时间除以Golang用时：244.03ms / 20.50ms = 11.9，考虑多CPU周期汇编指令的存在和系统调度消耗，14是我们理论上限值，可见结果符合预期。
Golang在这个测试用例中比C语言更快，更是秒杀Python，超乎预期。通过计算发现Golang的计算效率接近CPU的极限，着实是一门高效的编译型语言。
另外，附上常见的Benchmark连接The Computer Language
Benchmarks Game，可对比各种语言的性能情况
参考资料：
Core微架构-14级流水线
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