Java性能基准测试 | AI生成和翻译
Java 微基准测试工具（JMH）是一个功能强大的工具，用于在 Java 中构建、运行和分析微基准测试。它允许开发人员以可控和可重复的方式测量代码性能。以下是如何有效使用 JMH 的完整指南。
1. 设置项目
要使用 JMH，您需要将其包含在项目中。以下是使用 Maven 或 Gradle 的方法：
Maven
将以下依赖项添加到您的 pom.xml 中：
<dependency>
<groupId>org.openjdk.jmh</groupId>
<artifactId>jmh-core</artifactId>
<version>1.36</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.openjdk.jmh</groupId>
<artifactId>jmh-generator-annprocess</artifactId>
<version>1.36</version>
<scope>provided</scope>
</dependency>
Gradle
将以下行添加到您的 build.gradle 中：
dependencies {
implementation 'org.openjdk.jmh:jmh-core:1.36'
annotationProcessor 'org.openjdk.jmh:jmh-generator-annprocess:1.36'
}
这些依赖项提供了 JMH 核心库以及生成基准测试代码所需的注解处理器。
2. 编写基准测试
创建一个 Java 类来定义您的基准测试。使用 @Benchmark 注解标记您要测量的方法。以下是一个简单示例：
import org.openjdk.jmh.annotations.Benchmark;
import org.openjdk.jmh.annotations.BenchmarkMode;
import org.openjdk.jmh.annotations.Mode;
import org.openjdk.jmh.annotations.OutputTimeUnit;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class MyBenchmark {
@Benchmark
@BenchmarkMode(Mode.AverageTime)
@OutputTimeUnit(TimeUnit.NANOSECONDS)
public void testMethod() {
// 要基准测试的代码
int a = 1;
int b = 2;
int sum = a + b;
}
}
@Benchmark：将方法标记为基准测试目标。@BenchmarkMode：指定性能测量方式（例如，Mode.AverageTime表示平均执行时间）。@OutputTimeUnit：设置结果的时间单位（例如，TimeUnit.NANOSECONDS）。
3. 配置基准测试
您可以使用其他 JMH 注解来自定义基准测试：
@Warmup：定义预热阶段（例如，@Warmup(iterations = 5, time = 1, timeUnit = TimeUnit.SECONDS)）。@Measurement：配置测量阶段（例如，@Measurement(iterations = 5, time = 1, timeUnit = TimeUnit.SECONDS)）。@Fork：指定要使用的 JVM 进程数（例如，@Fork(value = 1)表示在一个 JVM 实例中运行）。@State：定义状态对象的作用域（例如，@State(Scope.Thread)表示线程本地状态）。
带配置的示例：
@State(Scope.Thread)
@Warmup(iterations = 5, time = 1, timeUnit = TimeUnit.SECONDS)
@Measurement(iterations = 5, time = 1, timeUnit = TimeUnit.SECONDS)
@Fork(1)
public class MyBenchmark {
@Benchmark
@BenchmarkMode(Mode.Throughput)
@OutputTimeUnit(TimeUnit.SECONDS)
public void testMethod() {
// 要基准测试的代码
}
}
4. 运行基准测试
要执行基准测试，您可以使用 JMH 运行器。以下是使用 Maven 的方法：
添加 Maven Shade 插件
在您的 pom.xml 中包含以下内容以创建可执行的 JAR：
<build>
<plugins>
<plugin>
<groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
<artifactId>maven-shade-plugin</artifactId>
<version>3.2.4</version>
<executions>
<execution>
<phase>package</phase>
<goals>
<goal>shade</goal>
</goals>
<configuration>
<finalName>benchmarks</finalName>
<transformers>
<transformer implementation="org.apache.maven.plugins.shade.resource.ManifestResourceTransformer">
<mainClass>org.openjdk.jmh.Main</mainClass>
</transformer>
</transformers>
</configuration>
</execution>
</executions>
</plugin>
</plugins>
</build>
构建和运行
- 构建 JAR：
mvn clean package - 运行基准测试：
java -jar target/benchmarks.jar
JMH 将执行基准测试并在终端中显示结果。
5. 分析结果
JMH 根据您的配置输出性能指标。例如：
Benchmark Mode Cnt Score Error Units
MyBenchmark.testMethod avgt 5 1.234 ± 0.012 ns/op
- Mode：基准测试模式（例如，
avgt表示平均时间）。 - Cnt：测量迭代次数。
- Score：测量的性能（例如，每次操作的平均时间，单位为纳秒）。
- Error：误差范围。
- Units：测量单位。
使用这些结果来评估和优化代码性能。
6. 高级功能
JMH 提供了其他工具用于更复杂的场景：
参数化
使用 @Param 测试不同输入的代码：
@State(Scope.Benchmark)
public class MyBenchmark {
@Param({"1", "10", "100"})
private int iterations;
@Benchmark
public void testMethod() {
for (int i = 0; i < iterations; i++) {
// 要基准测试的代码
}
}
}
黑洞
使用 Blackhole 防止 JVM 优化掉未使用的结果：
@Benchmark
public void testMethod(Blackhole bh) {
int sum = 1 + 2;
bh.consume(sum); // 防止死代码消除
}
7. 最佳实践
- 预热 JVM：始终包含预热阶段，以确保 JIT 编译器在测量前优化您的代码。
- 选择正确的模式：使用
Mode.AverageTime测量延迟，Mode.Throughput测量每秒操作数等。 - 控制环境：在稳定的系统上运行基准测试，以避免其他进程的干扰。
- 避免优化：使用黑洞或其他 JMH 功能防止 JVM 消除代码。
通过遵循这些步骤，您可以使用 org.openjdk.jmh 准确测量和改进 Java 代码的性能。无论您是测试简单操作还是复杂算法，JMH 都提供了可靠的基准测试工具。