第一列693表示系統(tǒng)啟動(dòng)到編譯完成時(shí)的毫秒數(shù)。

第二列43表示編譯任務(wù)的內(nèi)部ID，一般是一個(gè)自增的值。

第三列為空，描述代碼狀態(tài)的5個(gè)屬性。

•  %：是一個(gè)OSR（棧上替換）。
•  s：是一個(gè)同步方法。
•  !：方法有異常處理塊。
•  b：阻塞模式編譯。
•  n：是本地方法的一個(gè)包裝。

第四列3表示編譯級(jí)別，0表示沒(méi)有編譯而是使用解釋器，1，2，3表示使用C1編譯器（client），4表示使用C2編譯器（server），級(jí)別越高編譯生成的機(jī)器碼質(zhì)量越好，編譯耗時(shí)也越長(zhǎng)。

最后一列表示了方法的全限定名和方法的字節(jié)碼長(zhǎng)度。

從實(shí)驗(yàn)來(lái)看，當(dāng)for循環(huán)的次數(shù)一旦超過(guò)了預(yù)期設(shè)置的閾值，則會(huì)提前使用后端編譯器將代碼緩存到code cache中。

即時(shí)編譯極大地提高了Java程序的運(yùn)行速度，而且跟靜態(tài)編譯相比，即時(shí)編譯器可以選擇性地編譯熱點(diǎn)代碼，省去了很多編譯時(shí)間，也節(jié)省很多的空間。目前，即時(shí)編譯器已經(jīng)非常成熟了，在性能層面甚至可以和編譯型語(yǔ)言相比。不過(guò)在這個(gè)領(lǐng)域，大家依然在不斷探索如何結(jié)合不同的編譯方式，使用更加智能的手段來(lái)提升程序的運(yùn)行速度。

還記得我在文章開(kāi)頭所提出的幾個(gè)問(wèn)題嗎～～既然我們了解了Jvm底層具備了這些優(yōu)化的技能，那么如何才能更加準(zhǔn)確高效地去檢測(cè)一段程序的性能呢？

基于JMH來(lái)實(shí)踐代碼基準(zhǔn)測(cè)試

JMH是Java Microbenchmark Harness的簡(jiǎn)稱(chēng)，一個(gè)針對(duì)Java做基準(zhǔn)測(cè)試的工具，是由開(kāi)發(fā)JVM的那群人開(kāi)發(fā)的。想準(zhǔn)確的對(duì)一段代碼做基準(zhǔn)性能測(cè)試并不容易，因?yàn)镴VM層面在編譯期、運(yùn)行時(shí)對(duì)代碼做很多優(yōu)化，但是當(dāng)代碼塊處于整個(gè)系統(tǒng)中運(yùn)行時(shí)這些優(yōu)化并不一定會(huì)生效，從而產(chǎn)生錯(cuò)誤的基準(zhǔn)測(cè)試結(jié)果，而這個(gè)問(wèn)題就是JMH要解決的。

關(guān)于如何使用JMH在網(wǎng)上有很多的講解案例，這些入門(mén)的資料大家可以自行去搜索。本文主要講解在使用JMH測(cè)試的時(shí)候需要注意到的一些細(xì)節(jié)點(diǎn)：

常用的基本注解以及其具體含義

一般我們會(huì)將測(cè)試所使用的注解都標(biāo)注在測(cè)試類(lèi)的頭部，常用到的測(cè)試注解有以下幾種： 

/**  
 * 吞吐量測(cè)試 可以獲取到指定時(shí)間內(nèi)的吞吐量  
 *  
 * Throughput 可以獲取一秒內(nèi)可以執(zhí)行多少次調(diào)用  
 * AverageTime 可以獲取每次調(diào)用所消耗的平均時(shí)間  
 * SampleTime 隨機(jī)抽樣，隨機(jī)抽取結(jié)果的分布，最終是99%%的請(qǐng)求在xx秒內(nèi)  
 * SingleShotTime 只允許一次，一般用于測(cè)試?yán)鋯?dòng)的性能  
 */  
@BenchmarkMode(Mode.Throughput) 
/**  
 * 如果一段程序被調(diào)用了好幾次，那么機(jī)器就會(huì)對(duì)其進(jìn)行預(yù)熱操作，  
 * 為什么需要預(yù)熱？因?yàn)?nbsp;JVM 的 JIT 機(jī)制的存在，如果某個(gè)函數(shù)被調(diào)用多次之后，JVM 會(huì)嘗試將其編譯成為機(jī)器碼從而提高執(zhí)行速度。所以為了讓 benchmark 的結(jié)果更加接近真實(shí)情況就需要進(jìn)行預(yù)熱。  
 */  
@Warmup(iterations = 3)  
/**  
 * iterations 每次測(cè)試的輪次  
 * time 每輪進(jìn)行的時(shí)間長(zhǎng)度  
 * timeUnit 時(shí)長(zhǎng)單位  
 */  
@Measurement(iterations = 10, time = 5, timeUnit = TimeUnit.SECONDS)  
/**  
 * 測(cè)試的線(xiàn)程數(shù)，一般是cpu*2  
 */  
@Threads(8)  
/**  
 * fork多少個(gè)進(jìn)程出來(lái)測(cè)試  
 */  
@Fork(2)  
/**  
 * 這個(gè)比較簡(jiǎn)單了，基準(zhǔn)測(cè)試結(jié)果的時(shí)間類(lèi)型。一般選擇秒、毫秒、微秒。  
 */  
@OutputTimeUnit(TimeUnit.MILLISECONDS) 

如果不喜歡使用注解的方式也可以通過(guò)在啟動(dòng)入口中通過(guò)硬編碼的形式設(shè)置： 

public static void main(String[] args) throws RunnerException {  
        //配置進(jìn)行2輪熱數(shù) 測(cè)試2輪 1個(gè)線(xiàn)程  
        //預(yù)熱的原因 是JVM在代碼執(zhí)行多次會(huì)有優(yōu)化  
        Options options = new OptionsBuilder().warmupIterations(2).measurementBatchSize(2)  
                .forks(1).build();  
        new Runner(options).run();  
    } 

如果要對(duì)某項(xiàng)方法進(jìn)行JMH測(cè)試的話(huà)，通常會(huì)對(duì)該方法的頭部加入@Benchmark注解。例如下邊這段： 

@Benchmark  
    public String testJdkProxy() throws Throwable {  
        String content = dataService.sendData("test");  
        return content;  
    } 

JMH的一些坑

所有方法都應(yīng)該要有返回值

例如這么一段測(cè)試案例： 

package org.idea.qiyu.framework.jmh.demo;  
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 static org.openjdk.jmh.annotations.Mode.AverageTime;  
import static org.openjdk.jmh.annotations.Mode.Throughput;  
/**  
 * JMH基準(zhǔn)測(cè)試  
 */  
@BenchmarkMode(Throughput)  
@Fork(2)  
@Warmup(iterations = 4)  
@Threads(4)  
@OutputTimeUnit(TimeUnit.MILLISECONDS)  
public class JMHHelloWord { 
    @Benchmark  
    public void baseMethod() {  
    }  
    @Benchmark  
    public void measureWrong() {  
        String item = "";  
        itemitem = item + "s";  
    }  
    @Benchmark  
    public String measureRight() {  
        String item = "";  
        itemitem = item + "s";  
        return item;  
    }  
    public static void main(String[] args) throws RunnerException {  
        Options options = new OptionsBuilder().  
                include(JMHHelloWord.class.getName()).  
                build();  
        new Runner(options).run();  
    }  
} 

其實(shí)baseMethod和measureWrong兩個(gè)方法從代碼功能角度看來(lái)，并沒(méi)有什么區(qū)別，因?yàn)檎{(diào)用它們兩者對(duì)于調(diào)用方本身并沒(méi)有造成什么影響，而且measureWrong函數(shù)中還存在著無(wú)用代碼塊，所以JMH會(huì)對(duì)內(nèi)部的代碼進(jìn)行“死碼消除”的處理。

通過(guò)測(cè)試會(huì)發(fā)現(xiàn)，其實(shí)baseMethod和measureWrong的吞吐性結(jié)果差別不大。反而再比對(duì)measureWrong和measureRight兩個(gè)方法，后者只是加入了一個(gè)return關(guān)鍵字，JMH就能很好地去測(cè)算它的整體性能。

關(guān)于什么是“死碼消除”，我在這里貼出一段維基百科上的介紹，感興趣的讀者可以自行前往閱讀：

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%AD%BB%E7%A2%BC%E5%88%AA%E9%99%A4

不要在Benchmark內(nèi)部加入循環(huán)的代碼

關(guān)于這一點(diǎn)我們可以通過(guò)一段案例來(lái)進(jìn)行測(cè)試,代碼如下： 

package org.idea.qiyu.framework.jmh.demo;  
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;  
/**  
 * @Author linhao  
 * @Date created in 10:20 上午 2021/12/19  
 */  
@BenchmarkMode(Mode.AverageTime)  
@Fork(1)  
@Threads(4)  
@Warmup(iterations = 1)  
@OutputTimeUnit(TimeUnit.MILLISECONDS)  
public class ForLoopDemo {  
    public int reps(int count) {  
        int sum = 0; 
        for (int i = 0; i < count; i++) {  
            sumsum = sum + count;  
        }  
        return sum;  
    }  
    @Benchmark  
    @OperationsPerInvocation(1)  
    public int test_1() {  
        return reps(1);  
    }  
    @Benchmark  
    @OperationsPerInvocation(10)  
    public int test_2() {  
        return reps(10);  
    }  
    @Benchmark  
    @OperationsPerInvocation(100)  
    public int test_3() {  
        return reps(100);  
    }  
    @Benchmark  
    @OperationsPerInvocation(1000)  
    public int test_4() {  
        return reps(1000);  
    }  
    @Benchmark  
    @OperationsPerInvocation(10000)  
    public int test_5() {  
        return reps(10000);  
    }  
    @Benchmark 
    @OperationsPerInvocation(100000)  
    public int test_6() {  
        return reps(100000);  
    }  
    public static void main(String[] args) throws RunnerException {  
        Options options = new OptionsBuilder()  
                .include(ForLoopDemo.class.getName())  
                .build();  
        new Runner(options).run();  
    }  
} 

測(cè)試出來(lái)的結(jié)果顯示：

循環(huán)越多，反而得分越低，這一結(jié)果反而越來(lái)越不可信。

關(guān)于為什么在Benchmark中跑循環(huán)代碼會(huì)出現(xiàn)這類(lèi)不可信的情況，我在網(wǎng)上搜了一下技術(shù)文章，大致歸納為以下：

•  循環(huán)展開(kāi)
•  JIT & OSR 對(duì)循環(huán)的優(yōu)化

感興趣的朋友可以自行去深入了解，這里我就不做過(guò)多介紹了。

通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，以后進(jìn)行Benchmark的性能測(cè)試過(guò)程中，盡量能不跑循環(huán)就不要跑循環(huán)，如果真的要跑循環(huán)，可以看下官方的這個(gè)用例：

https://github.com/lexburner/JMH-samples/blob/master/src/main/java/org/openjdk/jmh/samples/JMHSample_34_SafeLooping.java

Fork注解中的進(jìn)程數(shù)一定要大于0

這個(gè)是我通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的，如果設(shè)置為小于0的參數(shù)會(huì)發(fā)現(xiàn)跑出來(lái)的效果和預(yù)期的大大相反，具體原因還不太清楚。

測(cè)試結(jié)果報(bào)告的參數(shù)解釋

最后是關(guān)于如何閱讀JMH的測(cè)試報(bào)告，這里的這份報(bào)告是上邊講解的代碼案例中的測(cè)試結(jié)果。由于報(bào)告的內(nèi)容量比較大，所以這里只挑報(bào)告的結(jié)果來(lái)進(jìn)行講解： 

Benchmark                   Mode  Cnt         Score        Error   Units  
JMHHelloWord.baseMethod    thrpt   10  14343234.962 ± 585752.043  ops/ms  
JMHHelloWord.measureRight  thrpt   10    260749.234 ±   5324.982  ops/ms  
JMHHelloWord.measureWrong  thrpt   10    524449.863 ±   8330.106  ops/ms 

從報(bào)告的左往右開(kāi)始介紹起：

•  Benchmark 就是對(duì)應(yīng)的測(cè)試方法。
•  Mode 測(cè)試的模式。
•  Cnt 循環(huán)了多少次。
•  Score 是指測(cè)試的得分，這里因?yàn)檫x擇了以thrpt的模式進(jìn)行測(cè)試，所以分值越高表示吞吐率越高。
•  Error 代表并不是表示執(zhí)行用例過(guò)程中出現(xiàn)了多少異常，而是指這個(gè)Score的精度可能存在誤差，所以前邊還有個(gè)± 的符號(hào)。

關(guān)于Error的解釋?zhuān)趕tackoverflow中也有解釋?zhuān)?/p>

https://codereview.stackexchange.com/questions/90886/jmh-benchmark-metrics-evaluation

如果你希望報(bào)告不是輸出在控制臺(tái)，而是可以匯總到一份文檔中，可以通過(guò)啟動(dòng)指令去設(shè)置，例如： 

public static void main(String[] args) throws RunnerException {  
        Options options = new OptionsBuilder()  
                .include(StringBuilderBenchmark.class.getSimpleName())  
                .output("/Users/linhao/IdeaProjects/qiyu-framework-gitee/qiyu-framework/qiyu-framework-jmh/log/test.log")  
                .build();  
        new Runner(options).run();  
    }