JMH 性能测试分析工具

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

一 什么是 JMH

       JMH 是在 method 层面上的 benchmark，精度可以精确到微秒级，是对热点函数进行优化时，对优化结果进行定量分析的工具。

二 JMH 的应用场景

典型场景：

• 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 n 的相关性。
• 一个函数有多种不同的实现，针对多种不同的实现，需要定量分析出那种实现性能更好。

三 JMH 的使用

3.1 引入依赖

<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.openjdk.jmh</groupId>
        <artifactId>jmh-core</artifactId>
        <version>1.14.1</version>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.openjdk.jmh</groupId>
        <artifactId>jmh-generator-annprocess</artifactId>
        <version>1.14.1</version>
        <scope>provided</scope>
    </dependency>
</dependencies>

3.2 使用介绍

下面样例是比较一下 AtomicLong 和 LongAdder 的性能：

package com.sb.springbootjmh;

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

import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;
import java.util.concurrent.atomic.LongAdder;

@OutputTimeUnit(TimeUnit.MICROSECONDS)
@BenchmarkMode(Mode.Throughput)
@State(Scope.Thread)
public class Main {
    private static AtomicLong count = new AtomicLong();
    private static LongAdder longAdder = new LongAdder();
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Options options = new OptionsBuilder()
                .include(Main.class.getName())
                .forks(1)
                .warmupIterations(5)
                .measurementIterations(5)
                .build();
        new Runner(options).run();
    }

    @Benchmark
    @Threads(10)
    public void run0(){
        count.getAndIncrement();
    }

    @Benchmark
    @Threads(10)
    public void run1(){
        longAdder.increment();
    }
}

得到如下结果：

3.3 JMH注解说明

@Benchmark

       表示该方法是需要进行 benchmark 的对象，用法和 JUnit 的 @Test 类似。其中 Mode 有四种选择：

• Throughput: 整体吞吐量，例如“1秒内可以执行多少次调用”。
• AverageTime: 调用的平均时间，例如“每次调用平均耗时xxx毫秒”。
• 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”
• 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。

@State

   State 用于声明某个类是一个“状态”，然后接受一个 Scope 参数用来表示该状态的共享范围。因为很多 benchmark 会需要一些表示状态的类，JMH 允许你把这些类以依赖注入的方式注入到 benchmark 函数里。Scope 主要分为两种。

• Thread: 该状态为每个线程独享。
• Benchmark: 该状态在所有线程间共享。

@OutputTimeUnit

       benchmark 结果所使用的时间单位。

3.4 JMH 启动参数说明

Options options = new OptionsBuilder()
                .include(Main.class.getName())
                .forks(1)
                .warmupIterations(5)
                .measurementIterations(5)
                .build();

• include

       benchmark 所在的类的名字，注意这里是使用正则表达式对所有类进行匹配的。

• fork

       进行 fork 的次数。如果 fork 数是2的话，则 JMH 会 fork 出两个进程来进行测试。

• warmupIterations

       预热的迭代次数。

• measurementIterations

       实际测量的迭代次数。

四 参考说明

    本文只是简单的介绍 JMH 的使用，要想深入了解请参考如下链接：

   官网：http://hg.openjdk.java.net/code-tools/jmh/file/tip/jmh-samples/src/main/java/org/openjdk/jmh/samples/

    https://blog.dyngr.com/blog/2016/10/29/introduction-of-jmh/

    https://www.jianshu.com/p/67a75e36166f