快捷導(dǎo)航

Java JMH常見的基準(zhǔn)測(cè)試場(chǎng)景代碼實(shí)例解讀

更新時(shí)間：2025年08月30日 08:53:15 作者：學(xué)亮編程手記

本文介紹Java JMH性能測(cè)試框架,涵蓋方法比較、參數(shù)影響、吞吐量及多線程測(cè)試場(chǎng)景,通過@Benchmark、@State、@Param等注解定義基準(zhǔn),結(jié)合預(yù)熱和優(yōu)化處理確保測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確可靠

Java JMH 代碼示例

下面是一個(gè)完整的 JMH 示例，覆蓋了常見的基準(zhǔn)測(cè)試場(chǎng)景，包括方法性能比較、不同參數(shù)的影響、吞吐量測(cè)試、多線程測(cè)試等。

1. 基礎(chǔ)設(shè)置

首先確保添加 JMH 依賴（Maven 配置）：

<dependency>
    <groupId>org.openjdk.jmh</groupId>
    <artifactId>jmh-core</artifactId>
    <version>1.37</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.openjdk.jmh</groupId>
    <artifactId>jmh-generator-annprocess</artifactId>
    <version>1.37</version>
    <scope>provided</scope>
</dependency>

2. 完整示例代碼

import org.openjdk.jmh.annotations.*;
import org.openjdk.jmh.infra.Blackhole;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.ArrayList;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

@BenchmarkMode(Mode.AverageTime) // 測(cè)試模式：平均執(zhí)行時(shí)間
@OutputTimeUnit(TimeUnit.NANOSECONDS) // 輸出時(shí)間單位
@Warmup(iterations = 3, time = 1, timeUnit = TimeUnit.SECONDS) // 預(yù)熱：3輪，每輪1秒
@Measurement(iterations = 5, time = 1, timeUnit = TimeUnit.SECONDS) // 測(cè)試：5輪，每輪1秒
@Fork(1) // 使用1個(gè)進(jìn)程
@State(Scope.Benchmark) // 狀態(tài)共享范圍
public class JMHExampleBenchmark {

    // 測(cè)試參數(shù)：可以用@Param注解測(cè)試不同參數(shù)值的影響
    @Param({"10", "100", "1000"})
    public int size;

    private List<Integer> arrayList;
    private List<Integer> linkedList;
    private int[] array;
    private AtomicInteger atomicCounter;
    private ConcurrentHashMap<Integer, Integer> concurrentMap;
    private Random random;

    // 初始化方法，在每個(gè)測(cè)試前執(zhí)行
    @Setup
    public void setup() {
        arrayList = new ArrayList<>(size);
        linkedList = new LinkedList<>();
        array = new int[size];
        atomicCounter = new AtomicInteger(0);
        concurrentMap = new ConcurrentHashMap<>();
        random = new Random();

        for (int i = 0; i < size; i++) {
            arrayList.add(i);
            linkedList.add(i);
            array[i] = i;
            concurrentMap.put(i, i);
        }
    }

    // 場(chǎng)景1：ArrayList vs LinkedList 隨機(jī)訪問性能對(duì)比
    @Benchmark
    public void arrayListRandomAccess(Blackhole bh) {
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            bh.consume(arrayList.get(random.nextInt(size)));
        }
    }

    @Benchmark
    public void linkedListRandomAccess(Blackhole bh) {
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            bh.consume(linkedList.get(random.nextInt(size)));
        }
    }

    // 場(chǎng)景2：數(shù)組遍歷的不同方式性能對(duì)比
    @Benchmark
    public int arrayTraversalForLoop() {
        int sum = 0;
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            sum += array[i];
        }
        return sum;
    }

    @Benchmark
    public int arrayTraversalForEach() {
        int sum = 0;
        for (int value : array) {
            sum += value;
        }
        return sum;
    }

    // 場(chǎng)景3：字符串拼接方式性能對(duì)比
    @Benchmark
    public String stringConcatPlus() {
        String result = "";
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            result += i;
        }
        return result;
    }

    @Benchmark
    public String stringConcatBuilder() {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            sb.append(i);
        }
        return sb.toString();
    }

    // 場(chǎng)景4：原子操作性能測(cè)試
    @Benchmark
    public void atomicIncrement() {
        atomicCounter.incrementAndGet();
    }

    // 場(chǎng)景5：并發(fā)Map操作測(cè)試
    @Benchmark
    public void concurrentMapPut() {
        int key = random.nextInt(size);
        concurrentMap.put(key, key);
    }

    @Benchmark
    public void concurrentMapGet(Blackhole bh) {
        int key = random.nextInt(size);
        bh.consume(concurrentMap.get(key));
    }

    // 場(chǎng)景6：多線程測(cè)試
    @Benchmark
    @Threads(4) // 使用4個(gè)線程
    public void multiThreadedIncrement() {
        atomicCounter.incrementAndGet();
    }

    // 場(chǎng)景7：吞吐量測(cè)試模式
    @Benchmark
    @BenchmarkMode(Mode.Throughput) // 測(cè)試吞吐量(ops/time)
    @OutputTimeUnit(TimeUnit.SECONDS)
    public void throughputTest() {
        // 簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)運(yùn)算
        double result = Math.sin(random.nextDouble()) * Math.cos(random.nextDouble());
        Blackhole.consumeCPU(100); // 模擬一些CPU工作
    }

    // 場(chǎng)景8：測(cè)試模式組合
    @Benchmark
    @BenchmarkMode({Mode.AverageTime, Mode.Throughput})
    public void multiModeTest() {
        int sum = 0;
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            sum += i;
        }
        Blackhole.consumeCPU(50);
    }
}

3. 運(yùn)行JMH測(cè)試

創(chuàng)建一個(gè)主類來運(yùn)行基準(zhǔn)測(cè)試：

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;

public class JMHRunner {
    public static void main(String[] args) throws RunnerException {
        Options opt = new OptionsBuilder()
                .include(JMHExampleBenchmark.class.getSimpleName())
                .forks(1) // 使用1個(gè)進(jìn)程
                .build();

        new Runner(opt).run();
    }
}

4. 關(guān)鍵點(diǎn)說明

@State：定義測(cè)試狀態(tài)，可以共享數(shù)據(jù)
@Setup：測(cè)試前的初始化方法
@Benchmark：標(biāo)記基準(zhǔn)測(cè)試方法
Blackhole：防止JVM優(yōu)化掉無實(shí)際效果的操作
@Param：參數(shù)化測(cè)試，可以測(cè)試不同輸入規(guī)模的影響
@Threads：多線程測(cè)試
@BenchmarkMode：可以組合多種測(cè)試模式
@Warmup：JVM預(yù)熱設(shè)置，避免冷啟動(dòng)影響結(jié)果

5. 典型輸出結(jié)果

運(yùn)行后會(huì)輸出類似這樣的結(jié)果：

Benchmark                                  (size)   Mode  Cnt      Score      Error  Units
JMHExample.arrayListRandomAccess             100  avgt    5   1234.567 ±   12.345  ns/op
JMHExample.linkedListRandomAccess            100  avgt    5  56789.012 ±  678.901  ns/op
JMHExample.stringConcatPlus                  100  avgt    5  12345.678 ±  123.456  ns/op
JMHExample.stringConcatBuilder               100  avgt    5    123.456 ±    1.234  ns/op
JMHExample.throughputTest                    N/A  thrpt    5  123456.789 ± 1234.567  ops/s

這個(gè)示例涵蓋了JMH的大多數(shù)常見用法，你可以根據(jù)需要調(diào)整參數(shù)和測(cè)試場(chǎng)景。