Java性能微基准测试(JMH)

引言

        JMH是OpenJDK的JIT团队开发的微基准测试框架,可针对基准方法在吞吐量、响应时间等维度进行纳秒/微秒/毫秒/秒级的性能基准测试。随着虚拟机的逐步优化,过去的一些常见说辞已经不再那么绝对,比如:final 修饰的变量性能更好,对象使用后赋null可以加快GC回收等。因此性能的好坏需要量化比较,JMH正是解决这方面的好工具。


JMH典型应用场景

        1、直观比较两个函数的性能高低

        2、统计单位时间接口的吞吐量

        3、统计规定周期内函数的平均执行时间,计算函数执行时间与输入规模的关联性等


JMH执行方式:

        1、通过Maven搭建微基准测试项目,打包项目为.jar的形式执行。(官方推荐做法,测试结果更准确、可靠)

        2、在Eclipse环境项目中引入JMH依赖的插件及jar包,以Main方式执行步骤如下。

        a、设置依赖

maven-shade-plugin
jmh-depend-jars

        b、安装插件,启用maven项目对注解的支持

m2e-apt

样例1:对比各种字符串拼接方式,每秒的吞吐量

代码实现,详见https://github.com/SolodanceMagicq/algorithm_practice/blob/master/src/algo/java/jmh/StringOpt.java

小结:

        由基准测试结果可见,性能由高到低为 :+拼接常量字符串 >StringBuilder>StringBuffer>同步修饰StringBuilder>+拼接变量字符串。

        JIT团队对常量拼接进行了优化,+拼接常量字符串的性能最高;其次是StringBuilder,由于构建的字符串对象少,且无同步锁,性能次之;StringBuffer比StringBuilder稍差一些,由两者的原码可见,主要差在锁同步操作上了;+拼接变量字符串,会创建大量StringBuilder中间对象,性能最差;而锁同步的StringBuilder性能比StringBuilder性能差距较大,可见我们当前一个线程情况下,不涉及到并发访问,JVM并没有将不必要的锁同步优化掉。即便相同的代码用不用锁,性能影响也很大。(PS :之前网上总说,非多线程场景下,JVM会进行锁优化,去掉不必要的同步操作,使之与不使用synchronized关键字一样,至少这个基准测试结果并没反馈。或许我的这个用例没达到JVM优化条件吧?)

样例2:对数组、ArrayList和LinkedList集合的各种迭代方式进行吞吐量对比测试

Collectors

代码实现,详见https://github.com/SolodanceMagicq/algorithm_practice/blob/master/src/algo/java/jmh/CollectorOpt.java

小结:从测试结果反馈,Array和基于数组的集合采用下标迭代的性能最高。链表迭代的性能普遍不高。(引申 :使用Iterator进行迭代过程中可以对元素进行添加、删除操作,而增强for循环则不可以,会发生fast-fail,阿里规约中规定禁止在增强for循环过程中进行对集合做元素个数变更操作。)

参考

http://openjdk.java.net/projects/code-tools/jmh/

http://tutorials.jenkov.com/java-performance/jmh.html#writing-good-benchmarks


        

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