Kai kurie programavimo aspektai (Java, C). / Java lėtumas. Vartiklis

Kai kurie programavimo aspektai (Java, C)
Ar K=K+1; K++; ++K; daro tą patį?

Tiek C (C++), Java ir kitose panašiose kalbose K=K+1; K++; ++K; rezultatas yra tas pats, tad gali kilti įsitikinimas, kad jos sukeičiamos.

Tačiau buvo klausta kitaip: ne koks jų rezultatas, o kaip jos atliekamos. Ir čia jos nežymiai skiriasi. Štai kaip jos vykdomos išraiškose:

K++ padidina K reikšmę, tačiau gražina ankstesnę K reikšmę;

++K padidina K reikšmę ir gražina naują K reikšmę (po priskyrimo);

K=K+1 prie K prideda reikšmę ir gražina tą paskaičiuotą K reikšmę (po priskyrimo; t.y. kaip ++K).

Tasai po priskyrimo yra šiek tiek įdomus. ++K ir K=K+1 gali „sutrimpinti“ reikšmę. Tarkim, paimkim to kį „bjaurų“ kodą:

public class TestPPByte {
   public static void main(String[] args) {
     byte b = (byte)0xFF, b42 = (byte)0x42;
     System.out.println("B=" +HEX(b) + "; b42=" + HEX(b42));

     byte m1 = MIN(++b, b42);
     b = (byte)0xFF; byte m2 = MIN(b=(byte)(b+(byte)1), b42);
     b = (byte)0xFF; byte m3 = MIN(b++, b42);
     System.out.println("Min1=" + HEX(m1));
     System.out.println("Min2=" + HEX(m2));
     System.out.println("Min3=" + HEX(m3));
   }
   private static byte MIN(byte p1, byte p2) { return (p1<p2)? p1 : p2; }
   private static String HEX (byte p) { return String.format("%02X", p); }
}

Jis pateiks tokį atsakymą:

B=FF; b42=42
Min1=00
Min2=00
Min3=FF

Kodėl yra taip, suprasime, jei pažiūrėsime, kaip paskaičiuojamas minimumas pirmu ir trečiu atvejais:
m1 = MIN(++b, b42) - ++b paskaičiuoja naują b reikšmę (0xFF+1=00) ir ją (00) perduoda funkcijai;
m3 = MIN(b++, b42) - b++ paskaičiuoja naują b reikšmę (0xFF+1=00), tačiau funkcijai perduoda ankstesnę reikšmę (0xFF).

Tiesa, praktikoje visi tie atvejai praktikoje mažai skiriasi. Tiesiog reikia naudoti tai, kas skaitomiausia jums arba sekite kodavimo patarimais.

Programinė įranga visad tik lėtėja, o ne greitėja. Dabartinės teksto tvarkymo programos ant "Pentiumų" sukasi ne greičiau (o kartais ir lėčiau) nei jų senieji protėviai XT kompiuteriuose, kuriuos daugelis naujosios kartos atstovų ko gero gali išvysti tik muziejuje.

Kasdien prisiklausome daug įvairių vertinimų. Vienas jų - kad "Java" kalba yra lėta kaip vėžlys lyginant su kitomis, pvz., C/C++. Ar ji ir toliau pasmerkta likti tokiu lėtapėdžiu? Manoma visaip, tačiau nemažai secialistų nesutinka su tokia pesimistine nuomone. Jie mato net devynis būdus leidžiančius pagreitinti "Java" programų greitaeigiškumą. Juk "Java" programų vykdymo greitis - pagrindinis veiksnys ne tik jos pergalei, bet ir išlikimui.

Jau dabar "Java" naudojama nemažai sričių, kuriose pakanka jos greičio. Daugiausia tai centralizuotos programos, kurios veikia galinguose serveriuose. Tačiau kitur ji kenčia nuo tų pačių bėdų, kaip ir jos pirmtakai - objektiškai orientuotos kalbos, pvz., "Smalltalk". Net populiariusis "Visual Basic" ne visda priimtinas dėl lėtesnio greičio lyginant su C++. Tad kas gali pagreitinti "Java" ir gelbėtijos prestižą?

O kad geriau suprastume, kodėl šie būdai gali pagreitinti "Java" programų vykdymą, prieš tai turime gerai suprasti, o kodėl "Java" programos yra lėtos. Pagrindinė priežastis - "Java" yra dinamiškai "surenkama" objektiškai orientuota programavimo kalba. "Java" programų klasės "nesurišamos" iki pat programos vykdymo laiko - tik tuo metu galima išspręsti polimorfinius kreipinius į paprogrames savo objektų hierarchinėje struktūroje. Kai "vaiko" klasėje metodas (paprogramė) perdengia "tėvo" klasės metodą, tą perdengimą galima nustatyti tik vykdant programą (prioritetai gali pasikeisti, jei programa įkels kitą klasę).

C kalbos kompiliatoriai veikia kitaip - jie jau kompiliavimo (link) metu suriša programą su visomis jos paprogramėmis - to nereikia daryti programos vykdymo metu. Bet C++ turi galimybes "vėlyvajam" surišimui ir polimorfinėms (panašioms į "Java" metodus) operacijoms - ir todėl taip pat kenčia nuo objektų hierarchijos. Todėl ir C++ programos yra šiek tiek lėtesnės už C programas.

Kitas programų sulėtėjimo šaltinis - iki tol neregėta galimybė vykdyti tas pačias "Java" programas įvairiose platformose, t.y., didelis aparatūrinės abstrakcijos lygis. Jis buvo programuotojų svajonė pradedant pirmasiais kompiuteriais. Kelias ėjo pradedant "kietai" užkoduotu ENIAC kodu per asemblerį, programavimo kalbas OS API iki objektų bibliotekų. Kiekviename lygyje reikėjo vis mažiau žinių apie aparatūrą, bet vis daugiau laiko reikėjo programos vykdymui. Laimė, procesorių pajėgumai irgi greitai augo.

Su "Java" atsirado ir JVM, tai programinė abstraktaus procesoriaus imitacija, kuri vykdo abstrakčiai mašinai paruoštą mašininį kodą ("bytecode"). Tad ji turi atlikti papildomus veiksmus versdama tą abstraktų mašininį kodą konkretaus procesoriaus komandomis. O tai jau greičio praradimai - tuo labiau, kad programuotojai rašydami programas neatsižvelgia į jokią konkrečią aparatūrą.

Bet ir to nepakanka! JVM nuo programuotojo paslepia ir kitus dalykus, kuriuos ji pati apsiima tvarkyti, pvz., automatizuodamą atminties valdymą. C/C++ kalbose programuotojas turi pats savo programose tvarkyti atminties išskyrimą ir sugrąžinimą. O netvarkingas darbas su atmintimi yra viena iš pagrindinių C programų nestabilumo priežasčių. "Java" pašalina šios rūšies (o taip pat masyvo rėžių tikrinimo, bei "nulinių" nuorodų ar dalybos iš nulio ir t.t.) galvos skausmą, tačiau papildomų veiksmų (taigi ir greičio praradimo) kaina (atminties valdymas užima nuo 15 iki 25% JVM veiklos).

JVM tik pusę laiko praleidžia tiesiogiai vykdydama "Java" programą - likusį laiką užsiima įvairiais kitais darbais. Tačiau jos nuolat greitėja: lyginant su pirmosiomis jų greitis jau padidėjo (pasirodžius JDK 1.1) daugiau nei 2 kartus. Tai atsitiko iš dalies atsisakant pranešimų apie įvykius (pelės judėjimą,. klavišų paspaudimą ir t.t.) siuntimą visiems objektams. Dabar tuos pranešimus gauna tik registruoti "klausytojai" - tad kitiems objektams nereikia gaišti laiko tikrinant tuos pranešimus.

Kiekvienas privalumas turi ir savų trūkumų. "Java" turi labai galingą lygiagrečių procesų valdymo galimybę, o konfliktai tarp jų sprendžiami "sinchronizuojant" metodą (t.y. nurodant, kad tik viena programos gija vienu metu gali vykdyti kurį nors "Java" metodą). Tačiau sinchronizuoti metodai ("paprogramės") vykdomos lėčiau ("Sun" firmos "HotJava" naršyklės JVM lygiagrečių gijų valdymui sugaišta net iki 25% savo darbo laiko).

O pagaliau - "Java" nors ir ribotas, bet efektyvus saugumo mechanizmas, draudžiantis "apletams" skaityti ir rašyti į lokalaus kompiuterio diskus, kitų programų (ne iš serverio) iškvietimą ir t.t.

Tad trumpai peržvelgėme "Java" lėtumo priežastis, išvardinome galimus tos stichinės nelaimės pašalinimo būdus, O ką "geležiai" gali padėti programuotojas - paieškokite "Vartiklyje".