第十章 JMH性能测试

JMH，即Java Microbenchmark Harness，是专门用于代码微基准测试的工具套件。何谓Micro Benchmark呢？简单的来说就是基于方法层面的基准测试，精度可以达到微秒级。当你定位到热点方法，希望进一步优化方法性能的时候，就可以使用JMH对优化的结果进行量化的分析。

JMH比较典型的应用场景有：

• 想准确的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，找到最优实现
• 查看多少百分比的请求在多长时间内完成

1、JMH环境搭建

<dependency>
 	<groupId>org.openjdk.jmh</groupId>
 	<artifactId>jmh-core</artifactId>
	 <version>1.20</version>
</dependency>
<dependency>
 	<groupId>org.openjdk.jmh</groupId>
	 <artifactId>jmh-generator-annprocess</artifactId>
 	<version>1.20</version>
  	<scope>provided</scope>
 </dependency>

用例（此用例用于对比Calendar和dateTime在高并发情况下的性能情况）

2、执行

可能会遇到报错：

Exception in thread "main" java.lang.RuntimeException: ERROR: Unable to find the resource: /META-INF/BenchmarkList 

解决方法：在eclipse中安装m2e-apt插件，然后启用Automatically configure JDT APT选项；

3、基本概念

Mode ：Mode 表示 JMH 进行 Benchmark 时所使用的模式。通常是测量的维度不同，或是测量的方式不同。

目前 JMH 共有四种模式：

• 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。
• Iteration ：Iteration 是 JMH 进行测试的最小单位。在大部分模式下，一次 iteration 代表的是一秒，JMH
  会在这一秒内不断调用需要 benchmark 的方法，然后根据模式对其采样，计算吞吐量，计算平均执行时间等。
• Warmup：Warmup 是指在实际进行 benchmark 前先进行预热的行为。为什么需要预热？因为 JVM 的 JIT
  机制的存在，如果某个函数被调用多次之后，JVM 会尝试将其编译成为机器码从而提高执行速度。为了让 benchmark
  的结果更加接近真实情况就需要进行预热。

4、注解与选项

• @BenchmarkMode ：对应Mode选项，可用于类或者方法上，
  需要注意的是，这个注解的value是一个数组，可以把几种Mode集合在一起执行，还可以设置为Mode.All，即全部执行一遍。
• @State ：类注解，JMH测试类必须使用@State注解，State定义了一个类实例的生命周期，可以类比Spring Bean的Scope。

由于JMH允许多线程同时执行测试，不同的选项含义如下：

• Scope.Thread：默认的State，每个测试线程分配一个实例；
  Scope.Benchmark：所有测试线程共享一个实例，用于测试有状态实例在多线程共享下的性能；
  Scope.Group：每个线程组共享一个实例；
• @OutputTimeUnit ：benchmark
  结果所使用的时间单位，可用于类或者方法注解，使用java.util.concurrent.TimeUnit中的标准时间单位。
• @Benchmark ：方法注解，表示该方法是需要进行 benchmark 的对象。
• @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。
• @TearDown ：方法注解，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。
• @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。