Кратко — сравнение по четырём критериям (производительность, безопасность, предсказуемость задержек, удобство разработки). Для каждого пункта укажу сильные/слабые стороны C (ручное управление), Java/Go (сборщик мусора), Rust (владение/заимствования).
1) Производительность
- C:
- Очень низкая накладная: аллокация/освобождение по вызову malloc/free; можно оптимизировать под конкретную задачу (пул, арена).
- Контроль над расположением в памяти улучшает кэш-поведение.
- Риск ошибок, которые могут давать непредсказуемый (и часто быстрее) код по сравнению с защитными механизмами.
- Java/Go (GC):
- Накладные расходы на работу сборщика: трэйсинг/маркировка/компактация; стоимость зависит от размера кучи и доли живых объектов.
- Амортизированная стоимость аллокации часто низкая (быстрые bump-аллоцаторы), но сборки стоят дороже; полная сборка может быть $O(n)$ по количеству объектов/памяти.
- Современные GС направлены на минимизацию накладных расходов (Go целится в $\approx 1\%$ CPU на GC), но всё равно есть компромисс.
- Rust:
- Нулевые накладные расходы во время исполнения благодаря статической проверке владения и deterministic drop (RAII): аллокация/деаллокация зависит только от используемого аллокатора.
- Позволяет писать «C‑уровня» высокопроизводительный код с безопасностью времени компиляции.
2) Безопасность (память и гонки)
- C:
- Низкая: возможны use-after-free, double-free, буферные переполнения, висячие указатели, утечки.
- Многопоточность: защита полностью на программисте.
- Java/Go:
- Высокая безопасность от классов ошибок, связанных с ручной деаллокацией (нет use-after-free, нет двойного free).
- Всё ещё возможны утечки через удерживаемые ссылки; null‑проверки/исключения существуют (Java) / nil в Go.
- Гонки данных остаются возможны, но GC облегчает некоторые модели (у Java есть data race detection инструменты; Go стимулирует CSP).
- Rust:
- Очень высокая: система владения/заимствования предотвращает use-after-free, двойную деаллокацию и большинство гонок на этапе компиляции (владение+мьютексы/Send/Sync).
- Некоторые паттерны (циклы с Rc) могут привести к утечкам, но они явные и контролируемые.
3) Предсказуемость задержек (latency)
- C:
- Очень предсказуемо, если тщательно управлять аллокациями; детерминированная деаллокация (free), отсутствие фоновых сборок.
- Хорош для real‑time/встраиваемых систем.
- Java/Go:
- Менее предсказуемо из‑за фоновой работы GC; возможны паузы (в старых GC — большие stop‑the‑world), современные GC уменьшили паузы до миллисекунд, но хвостовые задержки остаются.
- Go стремится к паузам $\le 10\text{ms}$ в обычных сценариях, но это не гарантия для всех нагрузок; Java имеет real‑time JVM, но это отдельный (и редко используемый) профиль.
- Rust:
- Высокая предсказуемость: деаллокация детерминирована временем выхода области видимости; подходит для низколатентных/реального времени систем.
4) Удобство разработки и скорость разработки
- C:
- Прямой контроль, небольшая абстракция — быстро писать простые вещи, но высокая вероятность ошибок и большой объём кода для безопасных абстракций.
- Отладка проблем с памятью может быть трудоёмкой.
- Java/Go:
- Высокая продуктивность: автоматическое управление памятью, богатая стандартная библиотека, быстрая итерация.
- Go проще и предсказуемее (меньше уровней абстракции), Java мощнее по экосистеме/оптимизациям JVM.
- Менее рутинных ошибок с памятью, но иногда приходится профилировать GC и управлять объектными аллокациями.
- Rust:
- Крутая кривая обучения: правила владения/заимствования требуют времени, особенно для сложных структур и жизненных циклов.
- После освоения — большой выигрыш: безопасный код без GC, высокопроизводительные абстракции, меньше багов в продакшене.
- Инструменты и экосистема быстро развиваются; иногда приходится писать больше кода, компенсируется надежностью.
Резюме и рекомендации
- Если критична максимальная производительность и вы готовы нести ответственность за безопасность — C или Rust (Rust предпочтительнее для безопасности без потери производительности).
- Если важна скорость разработки и санитарность памяти, и небольшие паузы GC допустимы — Java/Go.
- Для систем с жёсткими требованиями по задержкам или real‑time — Rust или тщательно написанный C; обычный GC бывает неприемлем.
- Для серверов с высокой пропускной способностью и слабой чувствительностью к хвостовым задержкам — GC‑языки часто дают лучшее соотношение скорость разработки/поддержка.
Если нужно, могу кратко сравнить конкретные метрики (через примерные числа пауз, накладных расходов и т. п.).