SpringBoot项目集成JMH测试用例

news2024/11/13 15:07:53

SpringBoot项目集成JMH测试用例

    • 1. JMH
    • 2. JMH使用
      • 2.1 pom引用JMH
      • 2.2 BaseBenchmark
    • 3. 部分注解介绍
    • 4. Jenkins 集成 JMH
      • 4.1 下载插件配置Job

1. JMH

JMH（Java Microbenchmark Harness）是一个 Java 工具，用于构建、运行和分析用 Java 和其他针对 JVM 的语言编写的 纳米/微米/毫/宏观 基准测试，而且是由Java虚拟机团队开发的。简单说，就是用来测量代码运行性能。

JMH官网：https://openjdk.org/projects/code-tools/jmh/
JMH源码下载：https://github.com/openjdk/jmh
JMH示例代码：https://github.com/openjdk/jmh/tree/1.36/jmh-samples/src/main/java/org/openjdk/jmh/samples

2. JMH使用

完整的示例代码

2.1 pom引用JMH

    <properties>
        <jmh.version>1.36</jmh.version>
    </properties>

   <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.openjdk.jmh</groupId>
            <artifactId>jmh-core</artifactId>
            <version>${jmh.version}</version>
            <scope>test</scope>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.openjdk.jmh</groupId>
            <artifactId>jmh-generator-annprocess</artifactId>
            <version>${jmh.version}</version>
            <scope>test</scope>
        </dependency>
    </dependencies>

2.2 BaseBenchmark

import org.openjdk.jmh.results.format.ResultFormatType;
import org.openjdk.jmh.runner.options.Options;
import org.openjdk.jmh.runner.options.OptionsBuilder;

/**
 * @author lytao123
 * @version 1.0.0
 * @date 2023/4/12 18:40
 */
public abstract class BaseBenchmark {

    protected String string(Integer times) {
        String s = "";
        for (int i = 0; i < times; i++) {
            s += String.valueOf(i);
        }

        return s;
    }

    protected String stringBuilder(Integer times) {
        StringBuilder s = new StringBuilder();
        for (int i = 0; i < times; i++) {
            s.append(i);
        }

        return s.toString();
    }

    protected Options getOptions() {
        String resultFilePrefix = "jmh-result";
        ResultFormatType resultsFileOutputType = ResultFormatType.JSON;

        return new OptionsBuilder()
                .include("\\." + this.getClass().getSimpleName() + "\\.")
                .shouldDoGC(true)
                .shouldFailOnError(true)
                .forks(0)
                .resultFormat(resultsFileOutputType)
                .result(buildResultsFileName(resultFilePrefix, resultsFileOutputType))
                .shouldFailOnError(true)
                .jvmArgs("-server")
                .build();
    }

    private static String buildResultsFileName(String resultFilePrefix, ResultFormatType resultType) {
        String suffix;
        switch (resultType) {
            case CSV:
                suffix = ".csv";
                break;
            case SCSV:
                suffix = ".scsv";
                break;
            case LATEX:
                suffix = ".tex";
                break;
            case JSON:
            default:
                suffix = ".json";
                break;

        }

        return String.format("target/%s%s", resultFilePrefix, suffix);
    }
}
  • 2.3 Benchmark Tests
import org.junit.jupiter.api.BeforeAll;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.junit.runner.RunWith;
import org.openjdk.jmh.annotations.*;
import org.openjdk.jmh.infra.Blackhole;
import org.openjdk.jmh.runner.Runner;
import org.openjdk.jmh.runner.RunnerException;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;
import org.springframework.test.context.ActiveProfiles;
import org.springframework.test.context.junit4.SpringRunner;

import java.io.IOException;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

import static org.junit.Assert.assertNotNull;

@SpringBootTest
@State(Scope.Benchmark)
@BenchmarkMode({Mode.Throughput, Mode.AverageTime})
@OutputTimeUnit(TimeUnit.MILLISECONDS)
@RunWith(SpringRunner.class)
@ActiveProfiles("pref")
public class StringBenchmarkTest extends BaseBenchmark {

    private static final int EVENT_COUNT = 1000;

    private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(StringBenchmarkTest.class);
	
	// 如果有 bean 注入，必须是静态变量
    private static UserService USER_SERVICE;

    @Autowired
    public void setUserService(UserService userService) {
        // 注入 bean 时必须使用 public set 方式给静态变量赋值
        USER_SERVICE = userService;
    }

    @BeforeAll
    public static void setUp() {
        LOGGER.info("开始进行性能测试，请耐心等待结果");
    }

    @Test
    public void executeJmhRunner() throws RunnerException, IOException {
        assertNotNull(USER_SERVICE );
		// 启动，注意 @Test 注解包，J5 的
        new Runner(getOptions()).run();
    }
    
    @Benchmark
    @Warmup(time = 5)
    @Measurement(iterations = 3)
    public void string(final Blackhole bh) {
        LOGGER.info("开始执行 String 字符拼接 {} 次", EVENT_COUNT);

        bh.consume(string(EVENT_COUNT));
    }

    @Benchmark
    @Warmup(time = 5)
    @Measurement(iterations = 3)
    public void stringBuilder(final Blackhole bh) {
        LOGGER.info("开始执行 StringBuilder 字符拼接 {} 次", EVENT_COUNT);

        bh.consume(stringBuilder(EVENT_COUNT));
    }
}
  • 2.4 Run Benchmark
    执行如下命令：
mvn test -Dtest=StringBenchmarkTest -DfailIfNoTests=false

在这里插入图片描述
得到结果在 target/jmh-result.json
在这里插入图片描述

  • 2.5 可视化

把上述生成的 json 测试结果上传到测试结果可视化
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

3. 部分注解介绍

注解说明
@BenchmarkModeMode 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：
Throughput: 整体吞吐量，例如“1秒内可以执行多少次调用”，单位是操作数/时间。
AverageTime: 调用的平均时间，例如“每次调用平均耗时xxx毫秒”，单位是时间/操作数。
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”
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。
@OutputTimeUnit输出的时间单位。
@IterationIteration 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。
@WarmUpWarmup 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。
@State类注解，JMH测试类必须使用 @State 注解，它定义了一个类实例的生命周期，可以类比 Spring Bean 的 Scope。由于 JMH 允许多线程同时执行测试，不同的选项含义如下：
Scope.Thread：默认的 State，每个测试线程分配一个实例；
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；
Scope.Group：每个线程组共享一个实例；
@Fork进行 fork 的次数。如果 fork 数是2的话，则 JMH 会 fork 出两个进程来进行测试。
@Meansurement提供真正的测试阶段参数。指定迭代的次数，每次迭代的运行时间和每次迭代测试调用的数量(通常使用 @BenchmarkMode(Mode.SingleShotTime) 测试一组操作的开销——而不使用循环)
@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。
@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。@Setup/@TearDown注解使用Level参数来指定何时调用fixture： Level.Trial 默认level。全部benchmark运行(一组迭代)之前/之后Level.Iteration 一次迭代之前/之后(一组调用) Level.Invocation 每个方法调用之前/之后(不推荐使用，除非你清楚这样做的目的)
@Benchmark方法注解，表示该方法是需要进行 benchmark 的对象。
@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次。

4. Jenkins 集成 JMH

4.1 下载插件配置Job

需要 Jenkins 下载插件 JMH Report 插件，接着在“构建后操作” 选择该插件，配置 json 路径即可
在这里插入图片描述

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