别再写main方法测试了，太Low！这才是专业Java测试方法-永久免费的源码丞旭猿

前言

If you cannot measure it, you cannot improve it.

在日常开发中，我们对一些代码的调用或者工具的使用会存在多种选择方式，在不确定他们性能的时候，我们首先想要做的就是去测量它。大多数时候，我们会简单的采用多次计数的方式来测量，来看这个方法的总耗时。

但是，如果熟悉JVM类加载机制的话，应该知道JVM默认的执行模式是JIT编译与解释混合执行。JVM通过热点代码统计分析，识别高频方法的调用、循环体、公共模块等，基于JIT动态编译技术，会将热点代码转换成机器码，直接交给CPU执行。

也就是说，JVM会不断的进行编译优化，这就使得很难确定重复多少次才能得到一个稳定的测试结果？所以，很多有经验的同学会在测试代码前写一段预热的逻辑。

JMH，全称 Java Microbenchmark Harness (微基准测试框架），是专门用于Java代码微基准测试的一套测试工具API，是由 OpenJDK/Oracle 官方发布的工具。何谓 Micro Benchmark 呢？简单地说就是在 method 层面上的 benchmark，精度可以精确到微秒级。

Java的基准测试需要注意的几个点：

• 测试前需要预热。
• 防止无用代码进入测试方法中。
• 并发测试。
• 测试结果呈现。

JMH的使用场景：

• 定量分析某个热点函数的优化效果
• 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变量的相关性
• 对比一个函数的多种实现方式

本篇主要是介绍JMH的DEMO演示，和常用的注解参数。希望能对你起到帮助。

DEMO 演示

这里先演示一个DEMO，让不了解JMH的同学能够快速掌握这个工具的大概用法。

1.测试项目构建

JMH是内置Java9及之后的版本。这里是以Java8进行说明。

为了方便，这里直接介绍使用maven构建JMH测试项目的方式。

第一种是使用命令行构建，在指定目录下执行以下命令：

$mvn archetype:generate \
          -DinteractiveMode=false \
          -DarchetypeGroupId=org.openjdk.jmh \
          -DarchetypeArtifactId=jmh-java-benchmark-archetype \
          -DgroupId=org.sample \
          -DartifactId=test \
          -Dversion=1.0

对应目录下会出现一个test项目，打开项目后我们会看到这样的项目结构。

第二种方式就是直接在现有的maven项目中添加jmh-core和jmh-generator-annprocess的依赖来集成JMH。

<dependency><groupId>org.openjdk.jmhgroupId><artifactId>jmh-coreartifactId><version>${jmh.version}version>dependency><dependency><groupId>org.openjdk.jmhgroupId><artifactId>jmh-generator-annprocessartifactId><version>${jmh.version}version><scope>providedscope>dependency>

2.编写性能测试

这里我以测试LinkedList 通过index 方式迭代和foreach 方式迭代的性能差距为例子，编写测试类，涉及到的注解在之后会讲解，

/**
 *@authorRichard_yyf
 *@version1.0 2019/8/27
 */@State(Scope.Benchmark)@OutputTimeUnit(TimeUnit.SECONDS)@Threads(Threads.MAX)publicclassLinkedListIterationBenchMark{privatestaticfinalintSIZE =10000;privateList list =newLinkedList<>();@SetuppublicvoidsetUp(){for(inti =0; i < SIZE; i++) {
            list.add(String.valueOf(i));
        }
    }@Benchmark@BenchmarkMode(Mode.Throughput)publicvoidforIndexIterate(){for(inti =0; i < list.size(); i++) {
            list.get(i);
            System.out.print("");
        }
    }@Benchmark@BenchmarkMode(Mode.Throughput)publicvoidforEachIterate(){for(String s : list) {
            System.out.print("");
        }
    }
}

3.执行测试

运行 JMH 基准测试有两种方式，一个是生产jar文件运行，另一个是直接写main函数或者放在单元测试中执行。

生成jar文件的形式主要是针对一些比较大的测试，可能对机器性能或者真实环境模拟有一些需求，需要将测试方法写好了放在linux环境执行。具体命令如下

$ mvn clean install
$ java -jar target/benchmarks.jar

我们日常中遇到的一般是一些小测试，比如我上面写的例子，直接在IDE中跑就好了。启动方式如下：

publicstaticvoidmain(String[] args)throws RunnerException{
        Options opt =newOptionsBuilder()
                .include(LinkedListIterationBenchMark.class.getSimpleName())
                .forks(1)
                .warmupIterations(2)
                .measurementIterations(2)
             .output("E:/Benchmark.log")
                .build();newRunner(opt).run();
    }

4. 报告结果

输出结果如下，

最后的结果：

BenchmarkModeCntScoreErrorUnitsLinkedListIterationBenchMark.forEachIteratethrpt21192.380ops/sLinkedListIterationBenchMark.forIndexIteratethrpt2206.866ops/s

整个过程：

Detecting actual CPU count: 12 detectedJMH version: 1.21VM version: JDK 1.8.0_131, Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM, 25.131-b11VM invoker: C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\jre\bin\java.exeVM options: -javaagent:D:\Program Files\JetBrains\IntelliJ IDEA 2018.2.2\lib\idea_rt.jar=65175:D:\Program Files\JetBrains\IntelliJ IDEA 2018.2.2\bin -Dfile.encoding=UTF-8Warmup: 2 iterations, 10 s eachMeasurement: 2 iterations, 10 s eachTimeout: 10 min per iterationThreads: 12 threads, will synchronize iterationsBenchmark mode: Throughput, ops/timeBenchmark: org.sample.jmh.LinkedListIterationBenchMark.forEachIterateRun progress: 0.00% complete, ETA 00:01:20Fork: 1 of 1Warmup Iteration   1: 1189.267 ops/sWarmup Iteration   2: 1197.321 ops/sIteration   1:1193.062ops/sIteration   2:1191.698ops/sResult"org.sample.jmh.LinkedListIterationBenchMark.forEachIterate":1192.380ops/sJMH version: 1.21VM version: JDK 1.8.0_131, Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM, 25.131-b11VM invoker: C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\jre\bin\java.exeVM options: -javaagent:D:\Program Files\JetBrains\IntelliJ IDEA 2018.2.2\lib\idea_rt.jar=65175:D:\Program Files\JetBrains\IntelliJ IDEA 2018.2.2\bin -Dfile.encoding=UTF-8Warmup: 2 iterations, 10 s eachMeasurement: 2 iterations, 10 s eachTimeout: 10 min per iterationThreads: 12 threads, will synchronize iterationsBenchmark mode: Throughput, ops/timeBenchmark: org.sample.jmh.LinkedListIterationBenchMark.forIndexIterateRun progress: 50.00% complete, ETA 00:00:40Fork: 1 of 1Warmup Iteration   1: 205.676 ops/sWarmup Iteration   2: 206.512 ops/sIteration   1:206.542ops/sIteration   2:207.189ops/sResult"org.sample.jmh.LinkedListIterationBenchMark.forIndexIterate":206.866ops/sRun complete. Total time: 00:01:21REMEMBER:Thenumbersbelowarejustdata.Togainreusableinsights,youneedtofollowuponwhythenumbersarethewaytheyare.Useprofilers(see-prof,-lprof),designfactorialexperiments,performbaselineandnegativeteststhatprovideexperimentalcontrol,makesurethebenchmarkingenvironmentissafeonJVM/OS/HWlevel,askforreviewsfromthedomainexperts.Donotassumethenumberstellyouwhatyouwantthemtotell.BenchmarkModeCntScoreErrorUnitsLinkedListIterationBenchMark.forEachIteratethrpt21192.380ops/sLinkedListIterationBenchMark.forIndexIteratethrpt2206.866ops/s

注解介绍

下面我们来详细介绍一下相关的注解，

@BenchmarkMode

微基准测试类型。JMH 提供了以下几种类型进行支持：

可以注释在方法级别，也可以注释在类级别，

@BenchmarkMode(Mode.All)
public class LinkedListIterationBenchMark {
 ...
}@Benchmark@BenchmarkMode({Mode.Throughput, Mode.SingleShotTime})
public void m() {
 ...
}

@Warmup

这个单词的意思就是预热，iterations = 3就是指预热轮数。

@Benchmark@BenchmarkMode({Mode.Throughput, Mode.SingleShotTime})@Warmup(iterations =3)
public void m() {
 ...
}

@Measurement

正式度量计算的轮数。

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

@Benchmark@BenchmarkMode({Mode.Throughput, Mode.SingleShotTime})@Measurement(iterations =3)
public void m() {
 ...
}

@Threads

每个进程中的测试线程。

@Threads(Threads.MAX)publicclassLinkedListIterationBenchMark{
 ...
}

@Fork

进行 fork 的次数。如果 fork 数是3的话，则 JMH 会 fork 出3个进程来进行测试。

@Benchmark@BenchmarkMode({Mode.Throughput, Mode.SingleShotTime})@Fork(value =3)
public void m() {
 ...
}

@OutputTimeUnit基准测试结果的时间类型。一般选择秒、毫秒、微秒。

@OutputTimeUnit(TimeUnit.SECONDS)publicclassLinkedListIterationBenchMark{
 ...
}

@Benchmark

方法级注解，表示该方法是需要进行 benchmark 的对象，用法和 JUnit 的 @Test 类似。

@Param

属性级注解，@Param 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。

@Setup

方法级注解，这个注解的作用就是我们需要在测试之前进行一些准备工作，比如对一些数据的初始化之类的。

@TearDown

方法级注解，这个注解的作用就是我们需要在测试之后进行一些结束工作，比如关闭线程池，数据库连接等的，主要用于资源的回收等。

@State

当使用@Setup参数的时候，必须在类上加这个参数，不然会提示无法运行。

就比如我上面的例子中，就必须设置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 主要分为三种。

• Thread: 该状态为每个线程独享。
• Group: 该状态为同一个组里面所有线程共享。
• Benchmark: 该状态在所有线程间共享。

启动方法

在启动方法中，可以直接指定上述说到的一些参数，并且能将测试结果输出到指定文件中，

/**
     * 仅限于IDE中运行
     * 命令行模式 则是 build 然后 java -jar 启动
     *
     * 1. 这是benchmark 启动的入口
     * 2. 这里同时还完成了JMH测试的一些配置工作
     * 3. 默认场景下，JMH会去找寻标注了@Benchmark的方法，可以通过include和exclude两个方法来完成包含以及排除的语义
     */publicstaticvoidmain(String[] args)throwsRunnerException{
        Options opt =newOptionsBuilder()// 包含语义// 可以用方法名，也可以用XXX.class.getSimpleName().include("Helloworld")// 排除语义.exclude("Pref")// 预热10轮.warmupIterations(10)// 代表正式计量测试做10轮，// 而每次都是先执行完预热再执行正式计量，// 内容都是调用标注了@Benchmark的代码。.measurementIterations(10)//  forks(3)指的是做3轮测试，// 因为一次测试无法有效的代表结果，// 所以通过3轮测试较为全面的测试，// 而每一轮都是先预热，再正式计量。.forks(3)
             .output("E:/Benchmark.log")
                .build();newRunner(opt).run();
    }

结语

基于JMH可以对很多工具和框架进行测试，比如日志框架性能对比、BeanCopy性能对比 等，更多的example可以参考官方给出的JMH samples (https://hg.openjdk.java.net/code-tools/jmh/file/tip/jmh-samples/src/main/java/org/openjdk/jmh/samples/)

作者从 Java Developer 角度来谈谈一些常见的代码测试陷阱，分析他们和操作系统底层以及 Java 底层的关联性，并借助 JMH 来帮助大家摆脱这些陷阱。

作者：Richard_Yi来源：juejin.cn/post/6844903936869007368

声明：本文部分素材转载自互联网，如有侵权立即删除 。