Java Math.tanh()性能

Question

我有一个Java程序,可以对Math.tanh()函数进行多次调用.出于好奇,我想与C++进行比较.因此,我编写了两个小程序,一个用Java编写,一个用C++编写,用于测试.

Java代码:

public class TestTanh { 

    public static void main(String[] args) {

        double t1 = -1.0;
        double t2 = 1.0;
        double step = 1e-8;

        double z = 0.0;
        for(double t=t1; t<=t2; t += step) {
            double y = Math.tanh(t);
            z += y;
        }
        System.out.println("Sum = " + z);
    }
}

和C++代码:

#include <iostream>
#include <cmath>

using namespace std;

int main() {

    double t1 = -1.0;
    double t2 = 1.0;
    double step = 1e-8;

    double z = 0.0;
    for(double t=t1; t<=t2; t += step) {
        double y = tanh(t);
        z += y;
    }
    cout << "Sum = " << z << "\n";
}

编译和运行程序我得到以下内容:

$ time java TestTanh
Sum = -0.41281032759865655

real    0m18.372s
user    0m17.961s
sys     0m0.109s

和

$ time ./test_tanh
Sum = -0.41281

real    0m4.022s
user    0m3.641s
sys     0m0.004s

为什么Java程序需要大约5倍的执行时间？它可能与JIT首先进行一些编译有关吗？或者Java中的tanh实现比C++慢？

这是一个简单的测试,可能有一个简单的解释,但我搜索网络,但没有找到答案.我的Java版本是

$ java -version
java version "1.6.0_22"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.6.0_22-b04-307-10M3261)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 17.1-b03-307, mixed mode)

在包含其他基本算术运算的较大程序中使用tanh函数时,Java和C++之间的差异变小(现在约为2.3).该程序仍然反复调用tanh,但现在循环中还有其他操作.我也尝试过Apache Commons的FastMath课程,但实际上速度较慢(需要任何特殊设置吗？).该程序具有相同参数的结果是:

C++

real    0m18.031s
user    0m18.007s
sys     0m0.007s

Java与lang.Math

real    0m40.739s
user    0m40.032s
sys     0m0.088s

Java与org.apache.commons.math.util.FastMath

real    0m46.717s
user    0m46.583s
sys     0m0.372s

我的目标是不做任何真正的基准测试,我只想看看在实际情况下以直接的方式实现代码时的差异.

Answer 1

main 方法仅被调用一次，因此 JVM 可能不会将其编译为本机代码。首先阅读如何用 Java 编写正确的微基准测试？

如果微基准写好后仍然存在很大差异，那么可能的原因是JNI开销。该Math.tanh()方法和其他方法已在 JVM 中作为本机代码实现。java.lang.StrictMath的文档说他们使用fdlibm库，它是用 C 编写的，因此您最好在测试中使用该库，这样您就不会比较两个不同的 C 库。