【Code Tools】Java微基准测试工具JMH之中级篇

一、JMH中的基本概念

1）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：

1.Throughput: 整体吞吐量，例如“1秒内可以执行多少次调用”。

2.AverageTime: 调用的平均时间，例如“每次调用平均耗时xxx毫秒”。

3.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”

4.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。

2）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。
3）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。

二、JMH中的常用注解

1）@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。

2）@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。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。由于JMH允许多线程同时执行测试，不同的选项含义如下：

1.Scope.Thread：默认的State，每个测试线程分配一个实例；

2.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；

3.Scope.Group：每个线程组共享一个实例；

3）@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。

4）@Benchmark

方法注解，表示该方法是需要进行 benchmark 的对象。

5）@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。

6）@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。

7）@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。

8）@Warmup

上面我们提到了，进行基准测试前需要进行预热。一般我们前几次进行程序测试的时候都会比较慢，所以要让程序进行几轮预热，保证测试的准确性。其中的参数iterations也就非常好理解了，就是预热轮数。

9）@Measurement

度量，其实就是一些基本的测试参数。iterations进行测试的轮次，time每轮进行的时长，timeUnit时长单位。都是一些基本的参数，可以根据具体情况调整。一般比较重的东西可以进行大量的测试，放到服务器上运行。

10）@Threads

测试线程，这个非常好理解，根据具体情况选择，一般为cpu乘以2。