Java替代C語言的可能性

CSDN曾經刊登了一篇《C語言已經死了》的文章，引起了一些爭論。其實那篇文章是從Ed Burnette的部落格轉載來的，原文題目是“Die, C, die!”，直譯過來應該是《去死吧，C！ 》，表達的是一種詛咒，而不是判斷。翻譯稱《C語言已經死了》，顯然是一種煽風點火的誤讀。 CSDN網友對其觀點已經進行了批判，不過坦白說，由於這些批判是基於一個扭曲的翻譯文本，所以不但沒有什麼新鮮的地方，而且也沒有抓住原作者的重點。

實際情況是這樣的，最近一段時間，在國外的技術社群裡刮起了一股風，不少人在討論Java做為C語言替代者而成為最主流的基礎軟體程式語言的可能性。從大部分人發表的觀點來看，對於Java替代C的趨勢還是支持的。

基礎軟體是指這樣一類軟體，其主要任務是把電腦的潛能充分發揮出來，面向上層應用軟體提供一個高效、可靠的功能集。這些軟體會被密集地調用，性能上的一點點滯後都會在實踐中被成百上千倍的放大。所以對於基礎軟體來說，效能至少與可靠性一樣重要。我們在一些基礎軟體的原始碼裡，常常看到一些醜陋的設計，看到一些變態的駭客技巧，在其他的領域裡，這是不被鼓勵的，但是在基礎軟體中，這就是合理的，可以接受的。

C語言目前仍在一些領域裡堅挺，在作業系統、虛擬機器和裝置驅動程式開發方面，它可能是永遠的王者。但在其他的基礎軟體領域，例如資料庫、網頁伺服器、圖形影像處理等，C語言繼續佔據霸主地位的原因其實只有兩個，一是快，二是熟悉的人多，而且經驗豐富。

但是這兩點現在都遭到了挑戰。

首先是速度。 Java的執行速度在JDK1.4的時候達到了這樣一個水平，就是對於一個一般水平的開發者來說，他寫的C++程式已經不再比對等的Java程式跑得更快了。隨後的JDK 5.0和6.0進一步提高了執行性能，由不同的組織舉行的多項評測結果表明，Java與C語言的整體執行效率差距在一倍以內，也就是說，素以速度著稱、並且為了速度放棄了許多東西的C語言，現在比裝備齊全的Java快不到一倍了。這還不算，如果考慮到新的運算環境，C語言的速度優勢有可能只是一個錯覺。因為，世界上只有很少的人有能力在多CPU計算平台上用C語言寫出又快又正確的大程序，在這些人中間，又只有很少很少的人有能力用C語言寫出在大型的、異質的網路環境下能夠充分發揮各節點運算能力的大規模平行程式。也就是說，你或許有能力把程式效能提高一倍，以便充分發揮一台價值6000元人民幣的PC的運算潛力，為客戶節省1000元錢。但如果是在一個由1000台機器組成的大型異質網絡並行計算的環境下，你寫的C程序恐怕性能還會遠低於對應的Java程序，更不要說巨大的後期維護成本，而由此帶來的損失可能是1000萬或更多。

其次是經驗。很多人都宣稱自己的C功力如何如何了得，但是實際上，即使是真正的C高手也不得不花相當可觀的時間來尋找並且調試錯誤，尤其是內存方面的錯誤。大部分用C寫的上規模的軟體都存在一些記憶體方面的錯誤，需要花費大量的精力和時間把產品穩定下來。這還沒有把安全方面的缺陷考慮在內，現在大部分的開發者在程式碼安全方面的知識都很薄弱，安全漏洞在程式碼中相當普遍，而在C語言中，這一不足暴露得格外明顯。最大的挑戰或許得說是並發問題了，並發是一個很複雜的問題，需要在相當高的抽象層面上解決，而C語言的抽象機制過於簡單，提供不了高層的抽象，因此在開發者只能從一些「並發原語」出發去構造並發程序，這跟用鉛筆刀鋸大樹沒什麼分別，直截了當地說，大部分C程序員根本沒有能力編寫高效無缺陷的並發程序。

所以殘酷的事實是，當一個人說自己的C語言如何了得，經驗如何豐富時，非常可能他說的是，自己在用C語言寫單機、單線程的，不會遭到外界攻擊的，在時間預算上沒有什麼壓力，而且用戶能夠忍受一個很長的產品穩定期的應用程序方面非常有經驗。遺憾的是，市場環境和運算環境已經完全變化。面對更複雜的運算環境，用C語言來寫高品質的大規模軟體，是只有真正的專家團隊才能完成的工作。如果你曾經有過連續數日苦苦追蹤和調試一個記憶體洩漏、或者線程錯誤的經歷，你就會明白，你可能不是這樣的專家。

相較之下，Java在抽象機制、基礎設施、安全和並發方面，與C語言比起來，就好像是馬克沁重機槍對弓箭。例如並發，Java 5.0加入的java.util.concurrent包，可能是目前主流語言中對於並發問題最強而有力的支援庫。 Java的記憶體管理和安全機制，也已經被實踐證明確實能夠有效地減少程式的缺陷。這也就是那篇詛咒文章的原文的意圖。

所以，我的態度明確的，我認為Java替代C是一個進步的想法，不過世界上進步的想法很多，能夠美夢成真的卻寥寥無幾。 Java是否真的能夠在基礎軟體領域強而有力地取代C語言呢？我看至少短期內還做不到，原因如下：

1、人的問題。能夠用C語言寫出優秀基礎軟體的人固然不多，能用Java寫出的人恐怕更少。 Java有好幾百萬開發者，但他們在做什麼？大部分是去搞企業級開發、Web開發了，有多少人真的理解Java的記憶體模型？有多少人能夠熟練使用concurrent包中提供的那些工具？許多使用Java多年的人沒有寫過socket程序，不了解Java多線程的開銷，不清楚如何進行性能診斷和調優，而這些在寫基礎軟體的時候是必備的技能。大部分的Java程式設計師在剛學會Java之後就轉向Web開發，把主要精力花在掌握一個又一個大型、複雜的、具有厚厚的抽象層和華麗結構的frameworks上，不只對真實電腦體系結構不清楚，對於Java虛擬出來的那個運算環境也不清楚。因此，要把Java社群程式設計變成能夠擔負起下一代基礎軟體開發工作的尖兵，不但難度很高，而且必須花費足夠的時間。

2、Java的記憶體消耗太大。對於系統級程式來說，記憶體消耗大，就意味著cache命中率降低，與磁碟交換資料的可能性增加，對效能的影響還是比較嚴重的。現在很多人還是覺得Java慢，主要的原因已經不是Java跑得慢，而是因為記憶體消耗過大導致的綜合效能下降。這個問題不解決，Java只能用來做一些比較上層的基礎軟體。也許隨著電腦硬體的發展，這個問題會逐步解決？

3、風格的問題。這個問題我認為是最嚴重的。基本軟體開發崇尚的是自由、直接、透明、簡單、高效，要像匕首一樣鋒利，像戰士一樣勇猛，像農夫一樣樸實，反對繁瑣華麗的設計，反對架床迭屋的層層抽象，反對複雜的結構和不必要的靈活性。而Java社群多年來形成的設計風格與此格格不入，甚至可以說是對立的。 Java在意識形態上是要面向企業應用軟體的開發，所以特別強調架構，強調設計模式，強調標準，強調規規矩矩，強調高姿態，強調一種華貴的宮廷氣質。在C中，你吃飯就是吃飯，捧起碗來喝酒，放下筷子罵娘，甩開膀子抓肉，擼起袖子抹油。而在Java中，你常常為了要乾某件事，先new一個對象，然後以這個對象為參數new另一個對象，如此這般重複n遍，得到真正需要的對象，最後就是為了調用那個對象的一個方法，就好比吃飯時焚香洗面，漱口淨手，戰戰兢兢，畢恭畢敬。在C中，遇到問題要像亡命徒，像流氓版程咬金，管你三七二十一，衝上去就是三板斧，還怕劈不死你丫的。在Java裡，遇到問題要像宋襄公，要張榜檄文，要名正言順，要禮儀之邦，要把架子拉開了，把譜兒擺足了。 Java的口號是，不管劈不劈的死，先把你小子感動了再說。 這套繁瑣的東西，對於基礎軟體開發來說，既不必要，也很難習慣。要說明的是，這不是Java語言的問題，其實Java本身不必如此複雜、如此巴洛克。從語言本身來看，Java也可以是輕快直接的，也可以是酣暢淋漓的。只不過十多年來幾乎沒有人這樣用過，所以大家已經不知道：如果不來個一步三叩首，那該怎麼用Java寫程式？

正是因為上面的這種種原因（可能還不全面），直到最近，第一流的基礎軟體幾乎都還是C語言編寫的，或者至少其核心部分還是以C為主。而我認為，在短期內，這種局面不會有太大的改變。當然，如果Java社群能夠克服上述的這些問題，充分發揮出Java本身的優勢，在基礎領域開發出一大批一流的支撐軟體，那麼局面是可以改變的，而且這種改變也是進步的，值得歡迎的。

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