Java Math.tanh() 性能

Question

我有一个 Java 程序，它多次调用 Math.tanh() 函数。出于好奇，我想与 C++ 进行比较。因此我写了两个小程序，一个是Java，一个是C++，来测试。

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";
}

编译运行程序得到如下结果:

$ 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 程序的执行时间要多出 5 倍？它可能与 JIT 先进行一些编译有关吗？还是 Java 中的 tanh 实现比 C++ 慢？

这是一个简单的测试，可能有一个微不足道的解释，但我已经在网上搜索但没有找到答案。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)。程序仍然重复调用tanh，但现在循环中还有其他操作。我还尝试了 Apache Commons 中的 FastMath 类，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

带有 org.apache.commons.math.util.FastMath 的 Java

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

我的目标不是做任何真正的基准测试，我只是想看看在以直接的方式实现代码时在实际情况下有什么不同。

Answer 1

根据 this , OpenJDK 6(我猜是 Sun 的 JDK 6)使用严格的数学运算，为了正确性牺牲了性能。那可能是你的问题。我很确定没有像样的 JVM 会在启动时花费 18 秒。您应该在考虑性能的情况下使用数学库，或者更改您的 JVM。