JMH - Java 微基准测试工具（自助性能测试）@Benchmark

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已于 2022-02-14 19:37:14 修改 · 5.2k 阅读

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#java #测试工具 #开发语言

于 2022-02-12 18:08:03 首次发布

本文介绍了如何使用Java Microbenchmark Harness (JMH)进行性能测试，特别是在比较ArrayList和LinkedList遍历性能上的应用。通过预热、设置测试参数，JMH确保了测试结果的准确性。结果显示，ArrayList的遍历性能显著优于LinkedList。

1、前言

在日常开发中，我们对一些代码的调用或者工具的使用会存在多种选择方式，在不确定他们性能的时候，我们首先想要做的就是去测量它。大多数时候，我们会简单的采用多次计数的方式来测量，来看这个方法的总耗时。

但是，如果熟悉JVM类加载机制的话，应该知道JVM默认的执行模式是JIT编译与解释混合执行。JVM通过热点代码统计分析，识别高频方法的调用、循环体、公共模块等，基于JIT动态编译技术，会将热点代码转换成机器码，直接交给CPU执行。

也就是说，JVM会不断的进行编译优化，这就使得很难确定重复多少次才能得到一个稳定的测试结果？所以，很多有经验的同学会在测试代码前写一段预热的逻辑。

JMH，全称 Java Microbenchmark Harness (微基准测试框架），是专门用于Java代码微基准测试的一套测试工具API，是由 OpenJDK/Oracle 官方发布的工具。何谓 Micro Benchmark 呢？简单地说就是在 method 层面上的 benchmark，精度可以精确到微秒级。

Java的基准测试需要注意的几个点：

测试前需要预热。
防止无用代码进入测试方法中。
并发测试。
测试结果呈现。

JMH的使用场景：

定量分析某个热点函数的优化效果
想定量地知道某个函数需要执行多长时间，以及执行时间和输入变量的相关性
对比一个函数的多种实现方式

2、开始前的步骤

项目使用的是 Maven，因此只要对 pom.xml 添加依赖即可。

<dependency>
    <groupId>org.openjdk.jmh</groupId>
    <artifactId>jmh-core</artifactId>
    <version>1.19</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.openjdk.jmh</groupId>
    <artifactId>jmh-generator-annprocess</artifactId>
    <version>1.19</version>
    <scope>provided</scope>
</dependency>

3、例子

记得之前和宿友讨论 ArrayList 和 LinkedList 的遍历的性能差别，当时以一种不太妥当的方法进行测试，导致无法得到比较好的结果，刚好这里可以使用这两个来进行比较。

4、代码

4.1 创建业务服务类

package com.wenxiaowu.jmh;

import java.util.ArrayList;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;

/**
 * 业务服务类
 */
public class BizService {
    private int n = 10000;
    private List<Integer> arrayList;
    private List<Integer> linkedList;

    public BizService () {
        arrayList = new ArrayList<>(0);
        linkedList = new LinkedList<>();
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            arrayList.add(i);
            linkedList.add(i);
        }
    }

    /**
     * 扫描array集合，待测试的方法1
     */
    public void scanArray() {
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            this.arrayList.get(i);
        }
    }

    /**
     * 扫描list集合，待测试的方法2
     */
    public void scanList() {
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            this.linkedList.get(i);
        }
    }

    /**
     * 清空数据
     */
    public void clear() {
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            this.arrayList.remove(0);
            this.linkedList.remove(0);
        }
    }
}

4.2 创建性能测试代码

package com.wenxiaowu.jmh;

import org.openjdk.jmh.annotations.*;
import org.openjdk.jmh.runner.Runner;
import org.openjdk.jmh.runner.RunnerException;
import org.openjdk.jmh.runner.options.Options;
import org.openjdk.jmh.runner.options.OptionsBuilder;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

@BenchmarkMode(Mode.Throughput) // 吞吐量
@OutputTimeUnit(TimeUnit.MILLISECONDS) // 结果所使用的时间单位
@State(Scope.Thread) // 每个测试线程分配一个实例
@Fork(2) // Fork进行的数目
@Warmup(iterations = 1) // 先预热1轮
@Measurement(iterations = 2) // 进行2轮测试
public class JmhMainApplication {
    BizService bizService;

    @Setup(Level.Trial) // 初始化方法，在全部Benchmark运行之前进行
    public void init() {
        bizService = new BizService();
    }

    @Benchmark
    public void arrayTraverse() {
        bizService.scanArray();
    }

    @Benchmark
    public void listTraverse() {
        bizService.scanList();
    }

    @TearDown(Level.Trial) // 结束方法，在全部Benchmark运行之后进行
    public void arrayRemove() {
        bizService.clear();
    }

    public static void main(String[] args) throws RunnerException {
        Options o