【Code Tools】Java微基准测试工具JMH之中级篇

一、JMH中的基本概念

1)Mode 

Mode 表示 JMH 进行 Benchmark 时所使用的模式。通常是测量的维度不同,或是测量的方式不同。目前 JMH 共有四种模式:

1.Throughput: 整体吞吐量,例如“1秒内可以执行多少次调用”。

2.AverageTime: 调用的平均时间,例如“每次调用平均耗时xxx毫秒”。

3.SampleTime: 随机取样,最后输出取样结果的分布,例如“99%的调用在xxx毫秒以内,99.99%的调用在xxx毫秒以内”

4.SingleShotTime: 以上模式都是默认一次 iteration 是 1s,唯有 SingleShotTime 是只运行一次。往往同时把 warmup 次数设为0,用于测试冷启动时的性能。

2)Iteration 

Iteration 是 JMH 进行测试的最小单位。在大部分模式下,一次 iteration 代表的是一秒,JMH 会在这一秒内不断调用需要 benchmark 的方法,然后根据模式对其采样,计算吞吐量,计算平均执行时间等。
3)Warmup

Warmup 是指在实际进行 benchmark 前先进行预热的行为。为什么需要预热?因为 JVM 的 JIT 机制的存在,如果某个函数被调用多次之后,JVM 会尝试将其编译成为机器码从而提高执行速度。为了让 benchmark 的结果更加接近真实情况就需要进行预热。

二、JMH中的常用注解

1)@BenchmarkMode 

对应Mode选项,可用于类或者方法上, 需要注意的是,这个注解的value是一个数组,可以把几种Mode集合在一起执行,还可以设置为Mode.All,即全部执行一遍。

2)@State 

类注解,JMH测试类必须使用@State注解,State定义了一个类实例的生命周期,可以类比Spring Bean的Scope。当使用@Setup参数的时候,必须在类上加这个参数,不然会提示无法运行。由于JMH允许多线程同时执行测试,不同的选项含义如下:

1.Scope.Thread:默认的State,每个测试线程分配一个实例;

2.Scope.Benchmark:所有测试线程共享一个实例,用于测试有状态实例在多线程共享下的性能;

3.Scope.Group:每个线程组共享一个实例;

3)@OutputTimeUnit 

benchmark 结果所使用的时间单位,可用于类或者方法注解,使用java.util.concurrent.TimeUnit中的标准时间单位。

4)@Benchmark 

方法注解,表示该方法是需要进行 benchmark 的对象。

5)@Setup 

方法注解,会在执行 benchmark 之前被执行,正如其名,主要用于初始化。

6)@TearDown 

方法注解,与@Setup 相对的,会在所有 benchmark 执行结束以后执行,主要用于资源的回收等。

7)@Param 

成员注解,可以用来指定某项参数的多种情况。特别适合用来测试一个函数在不同的参数输入的情况下的性能。@Param注解接收一个String数组,在@setup方法执行前转化为为对应的数据类型。多个@Param注解的成员之间是乘积关系,譬如有两个用@Param注解的字段,第一个有5个值,第二个字段有2个值,那么每个测试方法会跑5*2=10。

8)@Warmup

上面我们提到了,进行基准测试前需要进行预热。一般我们前几次进行程序测试的时候都会比较慢,所以要让程序进行几轮预热,保证测试的准确性。其中的参数iterations也就非常好理解了,就是预热轮数。

 9)@Measurement

度量,其实就是一些基本的测试参数。iterations进行测试的轮次,time每轮进行的时长,timeUnit时长单位。都是一些基本的参数,可以根据具体情况调整。一般比较重的东西可以进行大量的测试,放到服务器上运行。

10)@Threads

测试线程,这个非常好理解,根据具体情况选择,一般为cpu乘以2。

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