如何實現(xiàn)Benchmark框架

這篇文章主要為大家展示了如何實現(xiàn)Benchmark框架，內(nèi)容簡而易懂，下面讓小編帶大家一起學(xué)習(xí)一下吧。

簡介

使用過JMH的同學(xué)一定會驚嘆它的神奇。JMH作為一個優(yōu)秀的Benchmark框架帶給了我們無數(shù)的歡樂。作為一個有極客精神的程序員，那么有沒有想過去自己實現(xiàn)一個Benchmark框架呢？

在實現(xiàn)Benchmark框架的時候有需要注意些什么問題呢？快來一起看看吧。

八條軍規(guī)

這里叫軍規(guī)實際上不合適，只是借用一下軍規(guī)的來彰顯一下氣勢！大家不要太介意。

第一條軍規(guī)

工欲善其事，必先利其器。想寫好一個JMH當(dāng)然需要深入了解JVM的運行原理，包括JIT，C1，C2編譯器和他們的分層編譯原理，JIT運行時的編譯優(yōu)化，包括Loop unrolling, Inlining, Dead Code Elimination,
Escape analysis, Intrinsics, Branch prediction等等。

當(dāng)然，最好是參考一下大牛們寫過的JMH框架，找點靈感。

最后大家要了解，Benchmark框架不是萬能的。它只是在特定的環(huán)境中JVM的表現(xiàn)。

因為在Benchmark中我們肯定是要做循環(huán)的，一般來說就是某某方法運行多少次，這種比較簡單的循環(huán)。實際上，JVM運行的代碼是非常復(fù)雜的。Benchmark遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能代表JVM的全部。

但是，見微知著，使用Benchmark還是可以一窺JVM的秘密的。

第二條軍規(guī)

在JMH中，我們一般需要設(shè)置warmup和measurement的次數(shù)：

@Warmup(iterations = 10, time = 1, timeUnit = TimeUnit.SECONDS)
@Measurement(iterations = 5, time = 1, timeUnit = TimeUnit.SECONDS)

這是為什么呢？我們知道JIT中的代碼是動態(tài)編譯成為機器碼的，并且是需要一定的時間的。

只有JIT檢測到你這是熱點代碼，才會對其進(jìn)行優(yōu)化。

我們檢測代碼的性能，一般是指代碼在穩(wěn)定運行的環(huán)境中的情形。而不是指第一次或者前幾次運行的時候，因為這個時候，這些代碼可能并沒有被編譯成機器碼。這樣的出來的結(jié)果往往是和實際不相符的。

第三條軍規(guī)

在編寫B(tài)enchmark的同時，一定要開啟JVM的日志。例如： -XX:+PrintCompilation, -verbose:gc等。

為什么呢？

大家想想benchmark是做什么的呢？就是統(tǒng)計時間的。

我們希望在運行benchmark的時候，JVM不要做任何不屬于運行代碼的任何事情，否則就可能會影響到benchmark的準(zhǔn)確性。

所以開啟JVM的日志就是為了做校驗。不要在做benchmark的時候有其他操作。

第四條軍規(guī)

注意JIT的分層編譯。

因為Client VM和Server VM的出現(xiàn)，所以在JIT中出現(xiàn)了兩種不同的編譯器，C1 for Client VM， C2 for Server VM。

因為javac的編譯只能做少量的優(yōu)化，其實大量的動態(tài)優(yōu)化是在JIT中做的。C2相對于C1，其優(yōu)化的程度更深，更加激進(jìn)。

為了更好的提升編譯效率，JVM在JDK7中引入了分層編譯Tiered compilation的概念。

對于JIT本身來說，動態(tài)編譯是需要占用用戶內(nèi)存空間的，有可能會造成較高的延遲。

對于Server服務(wù)器來說，因為代碼要服務(wù)很多個client，所以磨刀不誤砍柴工，短暫的延遲帶來永久的收益，聽起來是可以接受的。

Server端的JIT編譯也不是立馬進(jìn)行的，它可能需要收集到足夠多的信息之后，才進(jìn)行編譯。

而對于Client來說，延遲帶來的性能影響就需要進(jìn)行考慮了。和Server相比，它只進(jìn)行了簡單的機器碼的編譯。

為了滿足不同層次的編譯需求，于是引入了分層編譯的概念。

大概來說分層編譯可以分為三層：

• 第一層就是禁用C1和C2編譯器，這個時候沒有JIT進(jìn)行。
• 第二層就是只開啟C1編譯器，因為C1編譯器只會進(jìn)行一些簡單的JIT優(yōu)化，所以這個可以應(yīng)對常規(guī)情況。
• 第三層就是同時開啟C1和C2編譯器。

在JDK7中，你可以使用下面的命令來開啟分層編譯：

-XX:+TieredCompilation

而在JDK8之后，恭喜你，分層編譯已經(jīng)是默認(rèn)的選項了，不用再手動開啟。

Client編譯和Server編譯，甚至是OSR都是不同的。大家在寫B(tài)enchmark的時候一定要注意。

第五條軍規(guī)

注意初始化對性能的影響。

如果需要加載類，一定要在warmup的階段進(jìn)行加載，除非你是想去測試加載的時間。否則會對測試結(jié)果有影響。

同時也不要計算第一次print的時間，因為print也會加載和初始化一些類。

第六條軍規(guī)

要注意反優(yōu)化和重編譯的影響。

JIT在下面的幾個特殊的情況下，需要對代碼進(jìn)行返優(yōu)化：

有些特殊的情況下面，確實是需要進(jìn)行反優(yōu)化的。

下面是比較常見的情況：

1.需要調(diào)試的情況

如果代碼正在進(jìn)行單個步驟的調(diào)試，那么之前被編譯成為機器碼的代碼需要反優(yōu)化回來，從而能夠調(diào)試。

2.代碼廢棄的情況

當(dāng)一個被編譯過的方法，因為種種原因不可用了，這個時候就需要將其反優(yōu)化。

3.優(yōu)化之前編譯的代碼

有可能出現(xiàn)之前優(yōu)化過的代碼可能不夠完美，需要重新優(yōu)化的情況，這種情況下同樣也需要進(jìn)行反優(yōu)化。

重編譯是指JIT可能會重新優(yōu)化代碼，導(dǎo)致重新編譯。

所以這條規(guī)則要求我們warmup的時間要盡可能的長。以便讓JIT充分優(yōu)化。

第七條軍規(guī)

在使用benchMark得出結(jié)論之前，一定要去認(rèn)真的理解JVM的底層代碼（Assembly code），找到其現(xiàn)象的本質(zhì)。

千萬不要沖動的下結(jié)論。最好是使用可視化的工具來分析。比如說jitwatch。

最后一條軍規(guī)

在測試的時候一定要避免其他程序的影響 。

比如說兩次測試，第一次測試是單機運行，第二次測試是在有其他服務(wù)正在運行的情況下進(jìn)行的。

很顯然這兩次的結(jié)果是不能做比較的。我們需要多運行，剔除噪音結(jié)果。

以上就是關(guān)于如何實現(xiàn)Benchmark框架的內(nèi)容，如果你們有學(xué)習(xí)到知識或者技能，可以把它分享出去讓更多的人看到。