如何用Java编写正确的微基准？

问题：如何用Java编写正确的微基准？

如何用Java编写(并运行)正确的微基准测试？

我正在寻找一些代码示例和注释，以说明要考虑的各种事情。

示例：基准测试应测量时间/迭代次数或迭代/时间，为什么？

相关：秒表基准测试是否可以接受？

标签：java,jvm,benchmarking,jvm-hotspot,microbenchmark

回答1：

关于编写微型基准测试的提示来自Java HotSpot的创建者：

规则0：阅读有关JVM和微基准测试的著名论文。一个很好的例子是 Brian Goetz，2005年。不要对微观基准期望太高；它们仅测量有限范围的JVM性能特征。

规则1：始终包括一个预热阶段，该阶段一直运行您的测试内核，足以在计时阶段之前触发所有初始化和编译。 (在预热阶段可以进行较少的迭代。经验法则是数以万计的内循环迭代。)

规则2：始终与-XX:+PrintCompilation，-verbose:gc等一起运行，因此您可以验证在计时阶段，编译器和JVM的其他部分不会做意外的工作。

规则2.1：：在计时和预热阶段的开始和结束时打印消息，因此您可以验证在计时阶段没有规则2的输出。

规则3：请注意-client和-server以及OSR和常规编译之间的区别。 -XX:+PrintCompilation标志报告带有at符号的OSR编译，该符号表示非初始入口点，例如：Trouble$1::run@2(41字节)。如果您追求最佳性能，则优先选择服务器而不是客户端，并经常选择OSR。

  规则4：注意初始化效果。在计时阶段不要第一次打印，因为打印会加载并初始化类。不要在预热阶段(或最终报告阶段)之外加载新的类，除非您正在专门测试类的加载(在这种情况下，仅加载测试类)。规则2是抵御此类影响的第一道防线。
  规则5：：请注意反优化和重新编译的效果。在时序阶段不要第一次使用任何代码路径，因为基于较早的乐观假设(即根本不会使用该路径)，编译器可能会垃圾并重新编译代码。规则2是抵御此类影响的第一道防线。
  规则6：：使用适当的工具来阅读编译器的思想，并期望对其生成的代码感到惊讶。在形成有关使事物变快或变慢的理论之前，请自己检查代码。
  规则7：减少测量中的噪声。在安静的计算机上运行基准测试，然后运行几次，丢弃异常值。使用-Xbatch将编译器与应用程序序列化，并考虑设置-XX:CICompilerCount=1以防止编译器与其自身并行运行。尽最大努力减少GC开销，将Xmx(足够大)设置为Xms，然后使用 UseEpsilonGC (如果可用)。
  规则8：使用一个库作为您的基准测试，因为它可能更有效，并且已经针对该目的进行了调试。例如 JMH ，卡尺或条例草案和Paul的Java优秀UCSD基准测试。

回答2：

我知道这个问题已被标记为已回答，但我想提及两个可以帮助我们编写微观基准测试的库

Google的Caliper

入门教程

来自OpenJDK的JMH

入门教程

http://java-performance.info/jmh/

回答3：

Java基准测试的重要内容是：

通过在计时之前多次运行代码来对JIT进行预热
确保将其运行足够长的时间，以便能够在几秒钟或几十秒(更好)内测量结果
尽管您不能在两次迭代之间调用System.gc()，但最好在测试之间运行它，以便每个测试都有望获得一个"干净的"内存空间以供处理。 (是的，gc()不仅仅是一个提示，而不是一个保证，但很有可能它确实会根据我的经验进行垃圾收集。)

all

我只是在博客中讨论.NET中的基准测试框架的设计。我有一个夫妇之前的版本帖子，也许可以为您提供一些想法-当然，并非所有内容都合适，但其中某些内容可能是合适的。

回答4：

jmh 是OpenJDK的最新成员，由以下作者撰写一些Oracle的性能工程师。当然值得一看。

jmh是一种Java工具，用于构建，运行和分析用Java和其他针对JVM的其他语言编写的nano / micro / macro基准测试。

示例测试注释。

另请参阅：

避免在JVM上进行基准测试陷阱 < / li>
讨论jmh的主要优点。

回答5：

基准测试应该测量时间/迭代次数还是迭代/时间，为什么？

这取决于您要测试的什么。

如果您对延迟感兴趣，请使用时间/迭代；如果您对吞吐量感兴趣，请使用迭代/时间。

回答6：

确保您以某种方式使用在基准代码中计算的结果。否则，您的代码可以被优化掉。

回答7：

如果要比较两种算法，请为每种算法至少执行两个基准测试，并交替使用顺序。即：

for(i=1..n)
  alg1();
for(i=1..n)
  alg2();
for(i=1..n)
  alg2();
for(i=1..n)
  alg1();

我发现同一算法在不同遍中的运行时有一些明显的差异(有时为5-10％)。

此外，请确保 n 很大，以便每个循环的运行时间至少在10秒左右。迭代次数越多，基准时间中的数字就越大，数据就越可靠。

回答8：

用Java编写微基准有许多可能的陷阱。

首先：您必须计算各种事件，这些事件或多或少地会花费时间：垃圾回收，缓存效果(文件用于OS，内存用于CPU)，IO等。

第二：您不能相信很短的时间间隔内测量时间的准确性。

第三：JVM在执行时优化您的代码。因此，在同一个JVM实例上的不同运行将变得越来越快。

我的建议：使基准测试运行几秒钟，这比运行时间(毫秒)要可靠。预热JVM(意味着至少要运行一次基准测试而不进行测量，JVM才能运行优化)。并多次运行基准测试(可能是5次)，并取中值。在新的JVM实例中运行每个微基准测试(调用每个基准测试新Java)，否则JVM的优化效果会影响以后运行的测试。不要执行在预热阶段未执行的事情(因为这可能会触发类加载和重新编译)。

回答9：

还应注意，比较不同的实现时，分析微型基准测试的结果也可能很重要。因此，应该进行重要性测试。

这是因为在大多数基准测试运行期间，实现A可能比实现B更快。但是A的传播范围也可能更高，因此与B相比，A的性能优势没有任何意义。 / p>

因此正确编写和运行微基准测试以及正确分析它也很重要。

回答10：

http://opt.sourceforge.net/ Java Micro Benchmark-确定比较对象所需的控制任务计算机系统在不同平台上的性能特征。可用于指导优化决策并比较不同的Java实现。

回答11：

除了其他出色的建议，我还请注意以下几点：

对于某些CPU(例如具有TurboBoost的Intel Core i5系列)，温度(和当前使用的内核数量以及更高的利用率)会影响时钟速度。由于CPU是动态时钟，因此这可能会影响您的结果。例如，如果您有一个单线程应用程序，则最大时钟速度(使用TurboBoost)要高于使用所有内核的应用程序的时钟速度。因此，这可能会干扰某些系统上单线程和多线程性能的比较。请记住，温度和挥发度也会影响Turbo频率维持多长时间。

也许您可以直接控制更根本的重要方面：确保您正在衡量正确的事情！例如，如果您使用System.nanoTime()来对特定代码进行基准测试，则将分配的调用放在有意义的位置，以避免测量您不感兴趣的内容例如，不要这样做：

long startTime = System.nanoTime();
//code here...
System.out.println("Code took "+(System.nanoTime()-startTime)+"nano seconds");

问题是代码完成后您没有立即获得结束时间。相反，请尝试以下操作：

final long endTime, startTime = System.nanoTime();
//code here...
endTime = System.nanoTime();
System.out.println("Code took "+(endTime-startTime)+"nano seconds");

回到顶部