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python | 什么是 pypy

公司由于对代码运行效率有要求,所以,将部分项目的编译器转到 pypy 中,所以,我也将开启一份关于 pypy 的专栏,来分享我所收集到的知识。

python是一种编程语言。但这种语言有多种实现,而且与其他语言不同,python并没有一个专门的机构负责实现,而是由多个社区来实现。

其中使用c语言开发的叫做python,在于别的语言开发的python对比时为避免歧义通常称为CPython。

同样的,使用java开发的叫做JPython,使用.net开发的叫做IronPython。

而PyPy与CPython的不同在于,别的一些python实现如CPython是使用解释执行的方式,这样的实现方式在性能上是很凄惨的。而PyPy使用了JIT(即时编译)技术,在性能上得到了提升。

cpython 和 pypy

CPython:是用C语言实现Pyhon,是目前应用最广泛的解释器。最新的语言特性都是在这个上面先实现,基本包含了所有第三方库支持,但是CPython有几个缺陷,一是(GIL)全局锁使Python在多线程效能上表现不佳,二是CPython无法支持JIT(即时编译),导致其执行速度不及Java和Javascipt等语言。于是出现了Pypy。

Pypy:是用Python自身实现的解释器。针对CPython的缺点进行了各方面的改良,性能得到很大的提升。最重要的一点就是Pypy集成了JIT。但是,Pypy无法支持官方的C/Python API,导致无法使用一些重要的第三方库。这也是现在Pypy没有被广泛使用的原因吧。

Python的解释执行:

由于Python是动态编译的语言,和C/C++、Java或者Kotlin等静态语言不同,它是在运行时一句一句代码地边编译边执行的,而Java是提前将高级语言编译成了JVM字节码,运行时直接通过JVM和机器打交道,所以进行密集计算时运行速度远高于动态编译语言。

PyPy,它使用了JIT(即时编译)技术,混合了动态编译和静态编译的特性,仍然是一句一句编译源代码,但是会将翻译过的代码缓存起来以降低性能损耗。相对于静态编译代码,即时编译的代码可以处理延迟绑定并增强安全性。绝大部分 Python代码都可以在PyPy下运行,但是PyPy和CPython有一些是不同的。

解释执行与编译执行的区别

对于我们平时写的代码,一般计算机是没办法直接识别的,需要相应的编译器将其编译层机器代码(一些计算机可以直接识别的二进制代码),机器才能执行。

编译执行,顾名思义,要先编译再执行,这里需要有一个编译器,来将我们的代码全部编译成机器代码,然后进行执行。因为先整体进行编译,所以这里会生成编译后的机器代码。

解释执行,则是需要一个解释器,它会将我们的一句句解释成机器代码来执行,可以认为是,解释一句,执行一句。在这个过程中,不会生成中间文件。

通过对比发现,编译执行,只需要编译一次,多次运行。而解释执行的话,每运行一次程序,都要经过解释器的解释过程。

针对优缺点,可以从以下几个方面分析。

  • 从启动效率来看,解释执行不需要进行编译操作,而编译执行,要经过编译过程。解释执行启动速度更快。

  • 从运行效率来看,因为编译执行只需要编译一次,以后再运行就无需编译,而解释执行每次都要经过解释过程,所以编译执行效率更高。

  • 从内存使用方面来看,编译执行需要生成编译后的机器码文件,而解释执行时逐句解释执行,所以解释执行对内存占用更少。

  • 从跨平台的角度来看,因为解释执行每次可以根据不同的平台进行解释,例如js在linux和windows都可以运行,而C语言在windows下编译后的文件,只能在windows下才行执行。

  • 对于大型项目来说,比较注重运行效率,核心代码一般都是采用编译执行的语言。而对于一些简单的操作,可以考虑使用解释执行的语言。

pypy 的劣势

Python的应用范围非常广,至少要分为:

  • 科学计算
  • 脚本运维
  • 业务系统

三个方向。其中科学计算主要依赖C扩展,而C扩展基本都是为CPython设计,PyPy不能很有效率地执行原生C扩展,对Python代码的性能提升也没有很关键的作用,因此这个领域主要还是CPython。

脚本运维的特点是对性能没有很大需求,而且一般执行一次马上退出,来不及JIT预热,因此基于JIT的PyPy也没有优势,更不要说CPython是Linux发行版的一部分,使用原生Python非常简单这件事了。

而对于纯Python编写的业务系统,比如Web网站等等,PyPy有很好的性能提升。这也是PyPy发展的主要的方向。

请我喝杯咖啡吧~