JMH基準性能測試工具用法

JMH我也是頭次才知道，人家2013年就出來了，作為一個老程序員略感尷尬，一直奔波於項目開發並沒有深究技術本身，這次也是在研究多線程鎖的時候發現了JMH這個工具， JMH是Java Microbenchmark Harness的簡稱 ，我們平時寫性能測試執行時長都是記錄當前時間然後在減去執行完之後的當前時間，以此得出花費時間，這種方式實際上是非常不可靠的，因為java的代碼在運行的時候編譯器會對語法進行各種優化，而且每次JVM啟動的時機都是會影響準確性的，因為進程在操作系統中也是有優先級的，真正的測試應該是在jvm執行的時候準確測試，這時候傳統的時間測試就不可行，JMH的誕生就是解決這個問題

一般對代碼測試我們會想知道什麼呢？比如我這個方法在一秒鐘能執行多少次，這個方法有幾百人相當於幾百個線程併發的時候的執行效率，這個方法一次執行的時間或者每次執行的時間，或者在百分之多少的概率下執行時長，TPS（吞吐量），OPS（每秒可操作次數）等等。

JMH就可以對一個方法的性能做到全方位的測試甚至精確到毫秒，微妙，納秒級別，也可以用很多個線程去執行這個方法，甚至可以用@State註解對方法添加執行前後的鉤子，下面就實際用代碼演示以下

一、添加JMH Maven依賴

在pom文件中添加如下依賴，需要注意jmh-generator-annprocess的作用域設置為provided，不然可能會報 Unable to find the resource: /META-INF/BenchmarkList 的錯誤

<code>
<
dependency
>

            
<
groupId
>
org.openjdk.jmh
groupId
>

            
< 
artifactId
>
jmh-core
artifactId
>

            
<
version
>
1.21
version
>

        
dependency
>

        
<
dependency
>

            
<
groupId
>
org.openjdk.jmh
groupId
>

            
<
artifactId
>
jmh-generator-annprocess
artifactId
>

            
<
version
>
1.21
version 
>

            
<
scope
>
provided
scope
>

        
dependency
>
/<code>

二、編寫簡單的JMH測試類

這裡寫一個最簡單的基準性能測試方法，用一個空方法來理解JMH的用法，首先在空方法上加入了@Benchmark註解，此註解表示那個方法用於基準測試。

然後在main方法中用配置項的方式配置基準測試的一些參數，默認的參數因為太大，測試起來比較慢，這裡全部改為最小的，可以方便快速測試看結果。

<code>
package
 jmh;
import
 org.openjdk.jmh.annotations.Benchmark;
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
 org.openjdk.jmh.runner.options.TimeValue;
 
 
public
 
class
 
SimpleBenchmark
 
{
     
    
public
 
void
 
testBenchMark
()
{
    }
    
public
 
static
 
void
 
main
(String[] args)
 
throws
 RunnerException 
{
        Options optionsBuilder=
new
 OptionsBuilder()
                .include(SimpleBenchmark
.
class
.
getSimpleName
())
                .
forks
(1) //設置
JVM
進程啟動數量，多個進程可以減少對測試結果的影響
                .
warmupIterations
(1) //預熱次數
                .
warmupTime
(
TimeValue 
.
seconds
(1)) //預熱時間
                .
measurementIterations
(1) //基準測試次數
                .
measurementTime
(
TimeValue
.
seconds
(1)) //基準測試時間
                .
build
()
;
        
new
 Runner(optionsBuilder).run();
    }
}/<code>

觀察輸出結果

可以看到JMH的一些版本信息以及JVM的一些信息，我們的基準測試配置信息都加了註釋說明

<code> 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Iteration   1: 3892608771.297 ops/s
Result "jmh.SimpleBenchmark.testBenchMark":
  3892608771.297 ops/s
 
REMEMBER: The numbers below are just data. To gain reusable insights, you need to follow up on
why the numbers are the way they are. 
Use
 profilers (see -prof, -lprof), design factorial
experiments, perform baseline 
and
 negative tests that provide experimental control, make sure
the benchmarking environment 
is
 
safe
 
on
 JVM/OS/HW 
level
, ask 
for
 reviews 
from
 the 
domain
 experts.
Do
 
not
 assume the numbers tell you what you want them 
to 
 tell.
Benchmark
                       
Mode
  Cnt           Score   
Error
  Units
SimpleBenchmark.testBenchMark  thrpt       
3892608771.297
          ops/s
 
Process finished 
with
 
exit
 code 
0
/<code>

三、採用註解的方式測試

下面的代碼加入了JMH常用的一些註解用於測試，後面有註解的詳細解釋，這裡的代碼加了休眠2秒可以更方便呢觀察測試結果。

<code>
package
 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;
import
 java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
 
 ({Mode.Throughput,Mode.AverageTime,Mode.SampleTime,Mode.SingleShotTime})
 
 (TimeUnit.SECONDS)
public
 
class
 
MyBenchmark
  
{
    
static
 AtomicInteger atomicInteger=
new
 AtomicInteger();
     
     (value = 
0
)
     (iterations = 
5
,time = 
1
)
     (iterations = 
5
,time = 
1
)
     (value = 
1
)
    
public
 
void
 
testMethod
(TestState testState)
 
throws
 InterruptedException 
{
        testState.getInteger().incrementAndGet();
        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(
2000
);
        atomicInteger.incrementAndGet();
    }
     (Scope.Benchmark)
    
public
 
static
 
class
 
TestState
{
        
private
 AtomicInteger integer;
         (Level.Trial)
        
public
 
void
 
setup
 
()
{
            System.out.printf(
"benchmark前"
);
        }
         (Level.Trial)
        
public
 
void
 
tearDown
()
{
            System.out.printf(
"benchmark後"
);
        }
        
public
 AtomicInteger 
getInteger
()
{
            
return
 atomicInteger;
        }
    }
    
public
 
static
 
void
 
main
(String[] args)
 
throws
 RunnerException 
{
        Options options=
new
 OptionsBuilder()
                .include(MyBenchmark
.
class
.
getSimpleName
())
                .
build
() 
;
        
new
 Runner(options).run();
    }
}/<code>

四、JMH註解介紹

五、輸出測試結果

這裡截圖只看最終的結果，每個模式花費的時間都有說明，第一個是吞吐量，第二個平均時間，中間那些都是在採樣百分之多少的時候花費的時間，因為我們休眠了2秒鐘，所以大部分都是2秒一次的操作。

當然JMH遠不止這些功能，更多高級的用法推薦大家看官方例子