Java统计代码的执行时间的N种方法

Java统计代码的执行时间的N种方法

在日常开发中经常需要测试一些代码的执行时间，但又不想使用向 JMH（Java Microbenchmark Harness，Java 微基准测试套件）这么重的测试框架，所以本文就汇总了一些 Java 中比较常用的执行时间统计方法，总共包含以下 6 种，如下图所示：

方法一：System.currentTimeMillis

此方法为 Java 内置的方法，使用 System.currentTimeMillis 来执行统计的时间（统计单位：毫秒）（统计单位：毫秒），示例代码如下：

public class TimeIntervalTest {

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

// 开始时间

long stime = System.currentTimeMillis();

// 执行时间（1s）

Thread.sleep(1000);

// 结束时间

long etime = System.currentTimeMillis();

// 计算执行时间

System.out.printf("执行时长：%d 毫秒.", (etime - stime));

}

以上程序的执行结果为：

执行时长：1000 毫秒.

方法二：System.nanoTime

此方法为 Java 内置的方法，使用 System.nanoTime 来统计执行时间（统计单位：纳秒），它的执行方法和 System.currentTimeMillis 类似，示例代码如下：

public class TimeIntervalTest {

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

// 开始时间

long stime = System.nanoTime();

// 执行时间（1s）

Thread.sleep(1000);

// 结束时间

long etime = System.nanoTime();

// 计算执行时间

System.out.printf("执行时长：%d 纳秒.", (etime - stime));

}

以上程序的执行结果为：

执行时长：1000769200 纳秒.

小贴士：1 毫秒 = 100 万纳秒。

方法三：new Date

此方法也是 Java 的内置方法，在开始执行前 new Date() 创建一个当前时间对象，在执行结束之后 new Date() 一个当前执行时间，然后再统计两个 Date 的时间间隔，示例代码如下：

import java.util.Date;

public class TimeIntervalTest {

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

// 开始时间

Date sdate = new Date();

// 执行时间（1s）

Thread.sleep(1000);

// 结束时间

Date edate = new Date();

// 统计执行时间（毫秒）

System.out.printf("执行时长：%d 毫秒." , (edate.getTime() - sdate.getTime()));

}

以上程序的执行结果为：

执行时长：1000 毫秒.

方法四：Spring StopWatch

如果我们使用的是 Spring 或 Spring Boot 项目，可以在项目中直接使用 StopWatch 对象来统计代码执行时间，示例代码如下：

StopWatch stopWatch = new StopWatch();

// 开始时间

stopWatch.start();

// 执行时间（1s）

Thread.sleep(1000);

// 结束时间

stopWatch.stop();

// 统计执行时间（秒）

System.out.printf("执行时长：%d 秒.%n", stopWatch.getTotalTimeSeconds()); // %n 为换行

// 统计执行时间（毫秒）

System.out.printf("执行时长：%d 毫秒.%n", stopWatch.getTotalTimeMillis());

// 统计执行时间（纳秒）

System.out.printf("执行时长：%d 纳秒.%n", stopWatch.getTotalTimeNanos());

以上程序的执行结果为：

执行时长：0.9996313 秒. 执行时长：999 毫秒. 执行时长：999631300 纳秒.

小贴士：Thread#sleep 方法的执行时间稍有偏差，在 1s 左右都是正常的。

方法五：commons-lang3 StopWatch

如果我们使用的是普通项目，那我们可以用 Apache commons-lang3 中的 StopWatch 对象来实现时间统计，首先先添加 commons-lang3 的依赖：

<groupId>org.apache.commons</groupId>

<artifactId>commons-lang3</artifactId>

</dependency>

然后编写时间统计代码：

import org.apache.commons.lang3.time.StopWatch;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class TimeIntervalTest {

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

StopWatch stopWatch = new StopWatch();

// 开始时间

stopWatch.start();

// 执行时间（1s）

Thread.sleep(1000);

// 结束时间

stopWatch.stop();

// 统计执行时间（秒）

System.out.println("执行时长：" + stopWatch.getTime(TimeUnit.SECONDS) + " 秒.");

// 统计执行时间（毫秒）

System.out.println("执行时长：" + stopWatch.getTime(TimeUnit.MILLISECONDS) + " 毫秒.");

// 统计执行时间（纳秒）

System.out.println("执行时长：" + stopWatch.getTime(TimeUnit.NANOSECONDS) + " 纳秒.");

}

以上程序的执行结果为：

执行时长：1 秒. 执行时长：1000 毫秒.

执行时长：1000555100 纳秒.

方法六：Guava Stopwatch

除了 Apache 的 commons-lang3 外，还有一个常用的 Java 工具包，那就是 Google 的 Guava，Guava 中也包含了 Stopwatch 统计类。首先先添加 Guava 的依赖：

<groupId>com.google.guava</groupId>

<artifactId>guava</artifactId>

</dependency>

以上程序的执行结果为：

执行时长：1 秒.

执行时长：1000 豪秒.

原理分析

本文我们从 Spring 和 Google 的 Guava 源码来分析一下，它们的 StopWatch 对象底层是如何实现的？

1.Spring StopWatch 原理分析

在 Spring 中 StopWatch 的核心源码如下：

package org.springframework.util;

import java.text.NumberFormat;

import java.util.LinkedList;

import java.util.List;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

import org.springframework.lang.Nullable;

public class StopWatch {

private final String id;

private boolean keepTaskList;

private final List<StopWatch.TaskInfo> taskList;

private long startTimeNanos;

@Nullable

private String currentTaskName;

@Nullable

private StopWatch.TaskInfo lastTaskInfo;

private int taskCount;

private long totalTimeNanos;

public StopWatch() {

this("");

}

public StopWatch(String id) {

this.keepTaskList = true;

this.taskList = new LinkedList();

this.id = id;

}

public String getId() {

return this.id;

}

public void setKeepTaskList(boolean keepTaskList) {

this.keepTaskList = keepTaskList;

}

public void start() throws IllegalStateException {

this.start("");

}

public void start(String taskName) throws IllegalStateException {

if (this.currentTaskName != null) {

throw new IllegalStateException("Can't start StopWatch: it's already running");

} else {

this.currentTaskName = taskName;

this.startTimeNanos = System.nanoTime();

}

public void stop() throws IllegalStateException {

if (this.currentTaskName == null) {

throw new IllegalStateException("Can't stop StopWatch: it's not running");

} else {

long lastTime = System.nanoTime() - this.startTimeNanos;

this.totalTimeNanos += lastTime;

this.lastTaskInfo = new StopWatch.TaskInfo(this.currentTaskName, lastTime);

if (this.keepTaskList) {

this.taskList.add(this.lastTaskInfo);

}

++this.taskCount;

this.currentTaskName = null;

}

// .... 忽略其他代码

}

从上述 start() 和 stop() 的源码中可以看出，Spring 实现时间统计的本质还是使用了 Java 的内置方法 System.nanoTime() 来实现的。

2.Google Stopwatch 原理分析

Google Stopwatch 实现的核心源码如下：

public final class Stopwatch {

private final Ticker ticker;

private boolean isRunning;

private long elapsedNanos;

private long startTick;

@CanIgnoreReturnValue

public Stopwatch start() {

Preconditions.checkState(!this.isRunning, "This stopwatch is already running.");

this.isRunning = true;

this.startTick = this.ticker.read();

return this;

}

@CanIgnoreReturnValue

public Stopwatch stop() {

long tick = this.ticker.read();

Preconditions.checkState(this.isRunning, "This stopwatch is already stopped.");

this.isRunning = false;

this.elapsedNanos += tick - this.startTick;

return this;

}

// 忽略其他源码...

}

从上述源码中可以看出 Stopwatch 对象中调用了 ticker 类来实现时间统计的，那接下来我们进入 ticker 类的实现源码：

public abstract class Ticker {

private static final Ticker SYSTEM_TICKER = new Ticker() {

public long read() {

return Platform.systemNanoTime();

}

};

protected Ticker() {

}

public abstract long read();

public static Ticker systemTicker() {

return SYSTEM_TICKER;

}

final class Platform {

private static final Logger logger = Logger.getLogger(Platform.class.getName());

private static final PatternCompiler patternCompiler = loadPatternCompiler();

private Platform() {

}

static long systemNanoTime() {

return System.nanoTime();

}

// 忽略其他源码...

}

从上述源码可以看出 Google Stopwatch 实现时间统计的本质还是调用了 Java 内置的 System.nanoTime() 来实现的。

结论

对于所有框架的 StopWatch 来说，其底层都是通过调用 Java 内置的 System.nanoTime() 得到两个时间，开始时间和结束时间，然后再通过结束时间减去开始时间来统计执行时间的。

总结

本文介绍了 6 种实现代码统计的方法，其中 3 种是 Java 内置的方法：

System.currentTimeMillis()
System.nanoTime()
new Date()

还介绍了 3 种常用框架 spring、commons-langs3、guava 的时间统计器 StopWatch。

在没有用到 spring、commons-langs3、guava 任意一种框架的情况下，推荐使用 System.currentTimeMillis() 或 System.nanoTime() 来实现代码统计，否则建议直接使用 StopWatch 对象来统计执行时间。

知识扩展—Stopwatch 让统计更方便

StopWatch 存在的意义是让代码统计更简单，比如 Guava 中 StopWatch 使用示例如下：

import com.google.common.base.Stopwatch;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class TimeIntervalTest {

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

// 创建并启动计时器

Stopwatch stopwatch = Stopwatch.createStarted();

// 执行时间（1s）

Thread.sleep(1000);

// 停止计时器

stopwatch.stop();

// 执行统计

System.out.printf("执行时长：%d 毫秒. %n",

stopwatch.elapsed(TimeUnit.MILLISECONDS));

// 清空计时器

stopwatch.reset();

// 再次启动统计

stopwatch.start();

// 执行时间（2s）

Thread.sleep(2000);

// 停止计时器

stopwatch.stop();

// 执行统计

System.out.printf("执行时长：%d 秒. %n",

stopwatch.elapsed(TimeUnit.MILLISECONDS));

}

我们可以使用一个 Stopwatch 对象统计多段代码的执行时间，也可以通过指定时间类型直接统计出对应的时间间隔，比如我们可以指定时间的统计单位，如秒、毫秒、纳秒等类型。

from:https://www.jb51.net/article/261068.htm

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