我所做的Java和C++性能测试

今天闲得无聊，突发奇想，做了一个Java和C++的性能对比测试。

 

1 测试方法

  很简单的，就是分别让Java程序和C++程序做很多次的整数和浮点数运算，然后测量测试代码段的运行时间。C++代码中使用Windows函数QueryPerformanceCounter() 获取CPU的高精度计数值，测试开始前后分别获取一次计数值，使用Windows函数QueryPerformanceFrequency()获取运行频率，前后的计数差值除以频率就得到了运行时间。为了使时间测量基准一致，在Java程序中通过JNI去调用这两个Windows函数，测量Java程序的运行时间。

  下面分别给出代码。

 

2 C++测试代码

 

#include "stdafx.h"
#include "windows.h"
#include <iostream>
#include <cmath>
using namespace std;

const int INT_C = 200000;
const int DOU_C = 50000;
const int MAIN_C = 10000;

class Test {
public:
	Test();
	void testInt();
	void testDouble();
	void doTest();
private:
	int m_i;
	double m_d;
};

Test::Test()
{
	m_i = 0;
	m_d = 0.0;
}

void Test::testInt()
{
	for (int i=1;i<= INT_C;i++) {
		m_i = (~(i*7) + 0x963 - i) & (i / 3);
	}
}

void Test::testDouble()
{
	for (int i=1;i<= DOU_C;i++) {
		m_d = ((i<<2) + 0.36954) * sin((double)i);
	}
}

void Test::doTest()
{
	testInt();
	testDouble();
}

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
	LARGE_INTEGER freq; 
	LARGE_INTEGER start;
	LARGE_INTEGER end;
	QueryPerformanceFrequency(&freq);

	Test* test = NULL;
	int j;

	cout<<"start test..."<<endl;

	QueryPerformanceCounter(&start);
	for (j = 0;j < MAIN_C; j++) {
		test = new Test();
		test->doTest();
		delete test;
	}
	QueryPerformanceCounter(&end);

	double druation = ((double)(end.QuadPart - start.QuadPart)) / ((double)freq.QuadPart);
	cout<<"Program run druation: "<<druation*1000<<" ms."<<endl;
	
	return 0;
}

 

 3 Java测试代码

3.1 测试代码

 

public class PerformTest {
	public static final int INT_C = 200000;
	public static final int DOU_C = 50000;
	public static final int MAIN_C = 10000;
	
	private int m_i;
	private double m_d;
	
	public void testInt() {
		for (int i=1;i<= INT_C;i++) {
			m_i = (~(i*7) + 0x963 - i) & (i / 3);
		}
	}
	
	public void testDouble() {
		for (int i=1;i<= DOU_C;i++) {
			m_d = ((i<<2) + 0.36954) * Math.sin((double)i);
		}
	}
	
	public void doTest() {
		testInt();
		testDouble();
	}
	
	public static void main(String[] args) {
		PerformanceTimer timer = new PerformanceTimer();
		PerformTest test = null;
		int j;
		System.out.println("start test...");
		
		timer.start();
		for (j = 0;j < MAIN_C; j++) {
			test = new PerformTest();
			test.doTest();
			test = null;
		}
		double duration = timer.end();
		
		System.out.println("Program run druation: " + duration + " ms.");
	}
}

 

 3.2 实现时间测量的代码

 

public class PerformanceTimer {
	private double freq;
	private double startTime;
	private double endTime;
	
	public PerformanceTimer() {
		this.freq = queryPerformanceFrequency();
	}
	
	private native double queryPerformanceFrequency();
	
	private native double QueryPerformanceCounter();
	
	public void start() {
		this.startTime = QueryPerformanceCounter();
	}
	
	public double end() {
		this.endTime = QueryPerformanceCounter();
		double duration = (endTime - startTime) / freq * 1000;
		return duration;
	}
	
	static {
		try {
			System.loadLibrary("PerformanceTimer");
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}
}

 

 3.3 实现时间测量的本地C++代码

    省略javah生成的头文件，给出实现的源文件。

 

#include "stdafx.h"
#include "windows.h"
#include "PerformanceTimer.h"

JNIEXPORT jdouble JNICALL Java_PerformanceTimer_queryPerformanceFrequency
  (JNIEnv *, jobject)
{
	LARGE_INTEGER freq;
	QueryPerformanceFrequency(&freq);

	return (double)(freq.QuadPart);
}

JNIEXPORT jdouble JNICALL Java_PerformanceTimer_QueryPerformanceCounter
  (JNIEnv *, jobject)
{
	LARGE_INTEGER counter;
	QueryPerformanceCounter(&counter);

	return (double)(counter.QuadPart);
}

 

 

4 测试结果

  我的软硬件环境：

  硬件配置：AMD AthlonII X3 435 2.89GHz; 2GB DDR3内存；WD 500G硬盘；

  软件环境：Windows7 旗舰版；Visual C++ 2008；SUN jdk1.6.0_21.

 

  C++测试结果：

 

	第一次	第二次	第三次	平均时间
时间（单位：ms）	21023.6	21003.5	21014.7	21013.9

 

  Java测试结果：

	第一次	第二次	第三次	平均时间
时间（单位：ms）	94369.4	94317.3	94347.2	94344.6

 

C++程序的性能竟是Java的3倍？这真的是他们之间真实的性能差距吗？我所用的测试方法是否科学呢？那么影响我们的Java程序的性能瓶颈在什么地方？