使用斐波那契（Fibonacci）数列来测试各大语言的性能

笔者使用最多的语言是C++，目前项目中在使用Go，也使用过不少其它语言，像Erlang，Python，Lua，C#等等。最近看到C#夺冠，首次荣获 TIOBE 年度编程语言，同时也看到网上有不少Java与C#之争的文章，于是就想要来做一个性能比较。

这里参与性能比较的是以下几门语言：Go、C#、Java、Python、Erlang。这些语言或语言标准库本身都提供了大数计算的支持，不需要自己实现大数计算或者找额外的库来实现大数计算。

笔者选取计算斐波那契（Fibonacci）数列来做性能比较，可能会有局限性，仅作参考。斐波那契数列是指这样一个数列：1，1，2，3，5，8，13，21，34，55，89……这个数列从第3项开始 ，每一项都等于前两项之和。为了达到一定计算量，但又不会费时太久，笔者以计算100万次斐波那契（Fibonacci）数列的耗时来作为依据。

一、测试环境

项目	参数
CPU	11th Gen Intel® Core™ i7-11700 @ 2.50GHz
内存	32G
硬盘	WD NVMe SSD
操作系统	Windows 10 22H2

二、各语言源码

1、Go源码

GO版本为1.12.5

package main

import (
	"fmt"
	"math/big"
)

func main() {
	a := big.NewInt(1)
	b := big.NewInt(1)
	sum := big.NewInt(0)
	for i := 0; i < 1000000; i++ {
		sum = sum.Add(a, b)
		b.Set(a)
		a.Set(sum)
	}
	fmt.Println(sum)
}

2、C#源码

C#选择的是.net 8.0.101

using System.Numerics;

BigInteger a = new BigInteger(1);
BigInteger b = new BigInteger(1);
BigInteger sum = new BigInteger(0);
for (int i = 0; i < 1000000; i++)
{
	sum = a + b;
	b = a;
	a = sum;
}

Console.WriteLine(sum);

3、Java源码

Java版本是21.0.1

import java.math.BigInteger;

public class t {
	public static void main(String[] args) {
		BigInteger a = BigInteger.valueOf(1);
		BigInteger b = BigInteger.valueOf(1);
		for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
			BigInteger sum = a.add(b);
			b = a;
			a = sum;
		}
		System.out.println(a.toString());
	}
}

4、Python源码

python版本是3.11.7

import sys

sys.set_int_max_str_digits(1000000)
a = 1
b = 1
sum = 0
for i in range(0, 1000000):
    sum = a + b
    b = a
    a = sum

print(sum)

5、Erlang源码

erlang版本是：otp_win64_26.2.1

-module(app).

-export([main/1]).

fibonacci(A, B, 1) ->
    A+B;
fibonacci(A, B, N) ->
    fibonacci(A+B, A, N-1).

main(_) ->
    V = fibonacci(1,1, 1000000),
    io:format("~w", [V]),
    ok.

二、使用VSCode Code Runner测试

由于有些语言有缓存，所以都以多次执行结果较少耗时的为准：

1. Go

go run main.go

2. C#

dotnet run

3. Java

javac t.java && java t

4. Python

set PYTHONIOENCODING=utf-8 && python.exe -u main.py

5. Erlang

escript app.erl

三、使用命令行测试

1. go

time go run main.go

使用go build main.go编译成exe后再运行time ./main

2. C#

time dotnet run

直接执行生成的exe：

3. Java

time java t

4. Python

time python main.py

5. Erlang

先编译erlc app.erl，再执行time erl -noshell -s app main 0 -s init stop

四、结果统计

语言	Code Runner结果	Code Runner 执行的命令	命令行编译运行结果	命令行编译运行的命令	命令行直接运行结果	命令行直接运行的命令
Go	3.548秒	go run main.go	3.539秒	time go run main.go	3.068秒	time ./main
C#	10.295秒	dotnet run	10.075秒	time dotnet run	9.255秒	time ./ConsoleApp
Java	10.654秒	javac t.java && java t	/	/	9.814秒	time java t
Python	5.939秒	set PYTHONIOENCODING=utf-8 && python.exe -u main.py	5.943秒	time python main.py	/	/
Erlang	13.353秒	escript app.erl	/	/	12.836秒	time erl -noshell -s app main 0 -s init stop

从结果可以看出，Go作为后起的名门之秀，在此项测试中是遥遥领先；C#在没有使用.net 8的AOT特性的情况下，依旧是略胜Java一筹，相信如果使用了AOT，可能会更快，但是其编译速度相比JAVA有点拖后腿；Erlang作为老牌并发编程语言，虽然近几年不断发展，但是在执行效率上还是有待提高；让人大跌眼镜的是Python，在传统认知中Python是应该比C#和JAVA慢的，但是出人意料的是比他们俩都快不少。