导言

大家好，我是南橘，从接触java到现在也有差不多两年时间了，两年时间，从一名连java有几种数据结构都不懂超级小白，到现在懂了一点点的进阶小白，学到了不少的东西。知识越分享越值钱，我这段时间总结（包括从别的大佬那边学习，引用）了一些平常学习和面试中的重点（自我认为），希望给大家带来一些帮助

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【进阶之路】Java代码性能调优（一）

【进阶之路】Java代码性能调优（二）

前两章介绍了JAVA代码调优的一些方法，这一章我们就一起学习一下代码调优时的测试工具JMH

一、JMH介绍

JMH(Java Microbenchmark Harness)是用于代码微基准测试的工具套件，主要是基于方法层面的基准测试，精度可以达到纳秒级。

基准测试是指通过设计科学的测试方法、测试工具和测试系统，实现对一类测试对象的某项性能指标进行定量的和可对比的测试。

应用场景

想准确地知道某个方法需要执行多长时间，以及执行时间和输入之间的相关性
对比接口不同实现在给定条件下的吞吐量
查看多少百分比的请求在多长时间内完成

具体内容可以查看JMH的官方DEMO JMH官方DEMO

二、JMH使用注解总结

1、BenchmarkMode

JMH测试时运行的模式模式

类型	效用
Mode.All	所有模式依次运行（测试时使用最多）
Mode.Throughput	每段时间执行的次数，一般是秒
Mode.AverageTime	平均时间，每次操作的平均耗时
Mode.SampleTime	在测试中，随机进行采样执行的时间
Mode.SingleShotTime	在每次执行中计算耗时

可以组合使用

2、OutputTimeUnit

用来决定JMH测试的指定时间单位，它需要一个标准Java类型java.util.concurrent.TimeUnit作为参数。

3、Warmup

进行基准测试前需要进行预热。

在进行微基准测试时，我们想要测试的是“程序被JVM编译成机器代码（而不是直接执行字节码）”的执行速度。为了让JVM把要测试的代码编译成机器码，我们可能需要把要测试的代码进行“预热处理”（就是先跑几回，或十几回等，当运行的次多了，JVM就会生成机器码），JMH就提供“预热处理”等一系列的处理。

4、State

注解定义了给定类实例的可用范围

5、Measurement

给定基本的测试参数。

iterations进行测试的轮次
time每轮进行的时长
timeUnit时长单位

6、Fork

需要运行的试验(迭代集合)数量。每个试验运行在单独的JVM进程中。也可以指定(额外的)JVM参数。

7、Threads

该测试使用的线程数。默认是Runtime.getRuntime().availableProcessors()

8、Benchmark

方法注解，表示该方法是需要进行 benchmark 的对象。

9、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。

10、TearDown

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。

11、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次。

三、JMH使用

1、添加依赖

因为 JMH 是 JDK9 自带的，如果是 JDK9 之前的版本需要加入依赖（人人都用JAVA8）

    <dependency>
        <groupId>org.openjdk.jmh</groupId>
        <artifactId>jmh-core</artifactId>
        <version></version>()
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.openjdk.jmh</groupId>
        <artifactId>jmh-generator-annprocess</artifactId>
        <version></version>
    </dependency>

2、代码演示

先找到之前做过测试的代码




public class CommonUtils {
    static int cacheSize =1024;
    static String[] caches =new String[cacheSize];
    static {
        for(int i=0;i<cacheSize;i++){
            caches[i]=String.valueOf(i);
        }
    }
    public static String int2String(int data){
        if (data<cacheSize){
            return caches[data];
        }else{
            return String.valueOf(data);
        }
    }


}


@BenchmarkMode(Mode.All) // 运行所有模式
@Warmup(iterations = 3) //预热轮次
@Measurement(iterations = 3,time = 1,timeUnit = TimeUnit.SECONDS)//基本的测试参数
@Threads(1) //线程数
@Fork(1) // 迭代集合进行的数目
@OutputTimeUnit(TimeUnit.MILLISECONDS) //指定时间单位
@State(Scope.Benchmark) //运行所有测试的线程共享实例
public class Test1 {

    @Param({"1","55","999","1023","4444"})
    int status;

    @Benchmark
    public String int2String(){
        return String.valueOf(status);
    }
    @Benchmark
    public String int2StringByCache(){
        return CommonUtils.int2String(status);
    }

    public static void main(String[] args) throws RunnerException {
        Options options = new OptionsBuilder().include(Test1.class.getSimpleName()).build();
        new Runner(options).run();
    }
}

点击运行得出结论

1、我们可以分别看到两个方法依次对Param里的参数进行了测试。
2、Mode里的参数thrpt是Throughput的简写
3、Cnt表示测试了三遍
4、Score通过对Mode的参数的解读，得出每毫秒执行的次数（ops/ms）
5、Error表示测试的误差，测试轮次越多误差越小（大概吧）

四、JMH 插件

大家还可以通过 IDEA 安装 JMH 插件使 JMH 更容易实现基准测试，在 IDEA 中点击 File->Settings...->Plugins，然后搜索 jmh，选择安装 JMH plugin：

这个插件可以让我们能够以 JUnit 相同的方式使用 JMH，主要功能如下：

自动生成带有 @Benchmark 的方法像 JUnit 一样
运行单独的 Benchmark 方法
运行类中所有的 Benchmark 方法

比如可以通过右键点击 Generate.，选择操作 Generate JMH benchmark 就可以生成一个带有 @Benchmark 的方法。

还有将光标移动到方法声明并调用 Run 操作就运行一个单独的 Benchmark 方法。

将光标移到类名所在行，右键点击 Run 运行，该类下的所有被 @Benchmark 注解的方法都会被执行。

结语

我们在编写代码的过程中，稍稍一注意，就能全面提升代码的性能。本文主要介绍了性能基准测试工具 JMH，它可以通过一些功能来规避由 JVM 中的 JIT 或者其他优化对性能测试造成的影响。只需要将待测的业务逻辑用 @Benchmark 注解标识，就可以让 JMH 的注解处理器自动生成真正的性能测试代码，以及相应的性能测试配置文件。

同时需要思维导图的话，可以联系我，毕竟知识越分享越香！

【进阶之路】Java代码性能调优-基准测试工具JMH（三）

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