Python很慢?Python之父一句話亮了

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譯者丨詩書塞外
原文丨http://dwz.date/duAA

Python的運行速度確實沒有C或者Java快,但是有一些項目正在努力讓Python變得更快。

Python代碼簡潔乾淨,但是大家都知道Python運行起來相對較慢 --- 在CPU密集型的任務上慢於C、Java和Javascript(但是大多數服務都不是CPU密集型的)--- 但是有些團隊希望Python是盡善盡美的,所以他們準備從內而外地提升Python的性能。

如果你想讓Python在特定硬件上運行得快一點,你至少有兩個選擇,每個選擇都有一些弊病:

a. 你可以創建一個Python運行時的替代品,但是最後你會發現你重寫了一遍CPython。

b. 你可以重寫現存的部分代碼來利用一些性能優化的特性,缺點是程序員需要做更多的工作。

下面是五種已有的方案,幫助你提高Python的性能。

PyPy

在CPython的替代品中,PyPy是最顯眼的那一個(比如Quora就在生產環境中使用它)。它也最有機會成爲默認解釋器,它和現存Python代碼高度兼容。

PyPy使用適時編譯來加速Python,這項技術Google也在使用,Google在V8引擎中使用它加速Javascript。最近的版本PyPy2.5增加了一些提升性能的特性,其中有一項很受歡迎,它集成了Numpy,Numpy之前也一直被用來加速Python的運行。

使用Python3的代碼需要對應地使用PyPy3。PyPy目前只支持到Python3.2.5,對Python3.3的支持正在進行中。

Pyston

Pyston,由Dropbox資助,使用LLVM編譯器架構來加速Python,同樣的它也使用了適時編譯。相比於PyPy,Pyston還處於早期階段,它只支持Python的部分特性。Pyston把工作分成兩個部分,一部分是語言的核心特性,另一部分是把性能提升到可接受的程度。Pyston距離可以在生產環境使用還有一段距離

Nuitka

除了替換Python運行時,有些團隊嘗試將Python代碼轉換爲能夠在本地高效運行的其他語言的代碼。其中著名的項目是Nuitka--把Python代碼轉換爲C++代碼--雖然運行時還是依賴Python運行時。這樣限制了它的可移植性,不過性能提升是可觀的。長期規劃中,Nuitka還準備讓C語言能夠調用Nuitka編譯的Python代碼,這樣性能提升將更加明顯。

Cython

Cython(Python的C語言擴展)是Python的超集,它能把Python代碼編譯成C代碼,並與C和C++進行交互。它可以作爲Python項目的擴展使用(重新性能要求高的部分),或者單獨使用,不涉及傳統的Python代碼。缺點是你寫的不是Python,所以需要手動遷移,缺乏可移植性。

據說,Cython提供了一些特性來讓代碼更高效,比如變量類型化,這本質上是C要求的。一些科學計算的包,如scikit-learn依賴Cython的一些特性來保持操作簡潔快速。

Numba

Numba結合了上面幾個項目的想法。學習了Cython,Numba也採用了部分加速的策略,只加速CPU密集型的任務;同時它又學習了PyPy和Pyston,通過LLVM運行Python。你可以用一個裝飾器指定你要用Numba編譯的函數,Numba繼承Numpy來加速函數的執行,Numba不做適時編譯,它的代碼是預先編譯的。

Python之父說:大部分覺得Python慢的應用都是沒有正確地使用Python。對於CPU密集型的任務有多種方法來提升性能--使用Numpy來做計算,調用外部C代碼,以及儘量避免GIL鎖。由於GIL鎖目前還無法被替代,所以有很多項目開始嘗試一些短期可行的替代方案,當然這些方案也可能轉變爲長期的可選項。

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