说起简单易学的编程语言,你一定会想到Python;然而,说起Python,许多人在说完它的优点后,会接一句“但是就是慢......”
与其他编程语言相比,Python的速度一直是它为人诟病的一点。但究竟是什么原因导致了它的速度瓶颈?我们一起来探究一下。
1.抽象级别
为了更好地理解Python的速度问题,我们需要先了解编程语言的抽象级别。
简单来说,抽象级别越高,语言就越接近人类的思维方式,也更容易理解和使用;反之,抽象级别越低,语言就越接近机器语言,执行效率也越高。
C++、PHP、Java、Python等编程语言被广泛认为是现代或高级语言,原因在于它们具备跨平台的特性,能够在各种系统上运行。
相比之下,汇编语言则需要针对不同处理器的指令集编写特定程序,这就意味着同一段代码无法在不同CPU架构的计算机上通用。
金字塔的每一层都存在着一定的层级差异。在这个层级结构中,我们首先可以识别出过程式编程语言,例如C语言。
使用C语言时,程序员需要对程序的每一步有清晰的认识和控制,这使得C语言在执行效率上非常出色。然而,这种控制的精确性也带来了复杂性,并在一定程度上限制了其灵活性。
而有些语言通过提供更易于阅读和灵活的代码编写方式,来简化编程任务。Python就是这类语言的代表。
Python语言的语法简洁明了,使得它几乎可以应用于任何领域,并且易于快速开发和实现。
但Python在执行效率上可能不如C语言等底层语言。为什么呢?
2.解释型语言
与C++等编译型语言不同,Python是一种解释型语言。
编译型语言在执行前会将代码一次性转换为机器码,而解释型语言则是在运行时逐行解释执行代码。
这种“实时翻译”的方式虽然赋予了Python更大的灵活性,但也带来了额外的开销。
每次运行代码时,解释器都需要解析、分析和执行代码,这无疑降低了程序的运行速度。
3.全局解释器
CPython是Python的默认解释器,它使用全局解释器锁(GIL)来保证线程安全。GIL就像一座独木桥,同一时间只允许一个线程执行Python字节码。
虽然GIL能够有效防止多线程冲突,但也限制了Python在多核处理器上的并行处理能力。
即使在多核环境下,Python程序也只能利用单个核心进行计算,这无疑制约了程序的运行速度。
4.动态类型
Python是一门动态类型语言,这意味着开发者无需在声明变量时指定其类型。这种灵活性虽然方便了代码编写,但也增加了程序运行时的负担。
在动态类型语言中,解释器需要在运行时确定变量的类型,并根据类型执行相应的操作。
相比之下,静态类型语言在编译阶段就确定了变量类型,因此能够进行更积极的代码优化,从而提高程序的执行效率。
5.垃圾回收
Python使用垃圾回收机制来自动管理内存。垃圾回收器会定期清理程序中不再使用的对象,释放内存空间。
垃圾回收机制虽然减轻了开发者的负担,但也带来了一定的性能开销。
垃圾回收过程需要占用一定的CPU时间,而且垃圾回收的时机也难以预测,这可能会导致程序运行出现卡顿。