Java計(jì)算代碼段執(zhí)行時(shí)間的詳細(xì)過程

更新時(shí)間：2023年02月07日 10:54:47 作者：你家寶寶

java里計(jì)算代碼段執(zhí)行時(shí)間可以有兩種方法，一種是毫秒級別的計(jì)算，另一種是更精確的納秒級別的計(jì)算，這篇文章主要介紹了java計(jì)算代碼段執(zhí)行時(shí)間,需要的朋友可以參考下

前言

在日常開發(fā)功能時(shí)，同一種功能可能會有多種實(shí)現(xiàn)方式。我們需要做一個(gè)取舍。

最常見的條件就是性能、可讀性、可維護(hù)性。

本篇文章，我們主要討論“性能”。

場景

假設(shè)我們現(xiàn)在需要計(jì)算一段代碼的運(yùn)行時(shí)間。

最常見的寫法是，在執(zhí)行這段代碼前，獲得一下當(dāng)前的時(shí)間戳，在執(zhí)行這段代碼后，獲取一下當(dāng)前的時(shí)間戳，然后倆時(shí)間相減，就是花費(fèi)時(shí)間了。

但有時(shí)，我們需要將這段代碼執(zhí)行多次。

這種場景是，執(zhí)行的時(shí)間戳很小，沒有可比性。比如執(zhí)行一段代碼，運(yùn)行時(shí)間是 0 或者 2毫秒。

這種時(shí)候你可能會說，那就用一個(gè)for循環(huán)，執(zhí)行多次，計(jì)算平均時(shí)間就好了。

問題來了，如果這種相似的操作，寫的多了呢，用的地方很多呢？

我們現(xiàn)在就需要將它給寫成一套模板，只需要簡單的填充參數(shù)，調(diào)用，就能實(shí)現(xiàn)上述的功能。

代碼實(shí)現(xiàn)

MethodBody 接口定義

這個(gè)接口主要是用于填充代碼段，因此設(shè)計(jì)為函數(shù)式接口，方便調(diào)用。

package org.feng.calc;
/**
 * 運(yùn)行的方法內(nèi)容：使用Lambda
 *
 * @version V1.0
 */
@FunctionalInterface
public interface MethodBody {
    void run();
}

CalcExecuteTimeResult 運(yùn)行結(jié)果實(shí)體

package org.feng.calc;
import lombok.Data;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
/**
 * 計(jì)算執(zhí)行時(shí)間的結(jié)果保存
 *
 * @version V1.0
 */
@Data
public class CalcExecuteTimeResult {
    /**
     * 執(zhí)行代碼花費(fèi)的時(shí)間
     */
    private List<Long> costTime;
    public CalcExecuteTimeResult(int size) {
        costTime = new ArrayList<>(size);
    }
}

ExecuteTemplate 執(zhí)行模板定義

package org.feng.calc;
import lombok.Getter;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Set;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
 * 執(zhí)行模板
 *
 * @version V1.0
 */
public class ExecuteTemplate {
    private final List<MethodBody> methodBodyList;
    @Getter
    private CalcExecuteTimeResult calcExecuteTimeResult;
    public ExecuteTemplate() {
        this.methodBodyList = new ArrayList<>();
    }
    public void addMethod(MethodBody methodBody) {
        methodBodyList.add(methodBody);
    }
    /**
     * 執(zhí)行
     *
     * @param timeUnit  時(shí)間單位
     * @param frequency 頻次-單個(gè)方法{@link MethodBody}實(shí)例執(zhí)行的次數(shù)
     */
    void process(TimeUnit timeUnit, long frequency) {
        this.calcExecuteTimeResult = new CalcExecuteTimeResult(methodBodyList.size());
        List<Long> costTime = calcExecuteTimeResult.getCostTime();
        for (MethodBody methodBody : methodBodyList) {
            long startTime = getTime(timeUnit);
            for (int i = 0; i < frequency; i++) {
                methodBody.run();
            }
            long endTime = getTime(timeUnit);
            costTime.add(endTime - startTime);
        }
    }
    private long getTime(TimeUnit timeUnit) {
        if (!SUPPORTED_TIME_UNIT.contains(timeUnit)) {
            throw new UnsupportedOperationException("不支持的時(shí)間單位：" + timeUnit);
        }
        if (TimeUnit.NANOSECONDS.equals(timeUnit)) {
            return System.nanoTime();
        }
        return System.currentTimeMillis();
    }
    /**
     * 當(dāng)前支持的時(shí)間單位
     */
    private static final Set<TimeUnit> SUPPORTED_TIME_UNIT = Set.of(TimeUnit.MILLISECONDS, TimeUnit.NANOSECONDS);
}

CalcExecuteTimeContext 計(jì)算執(zhí)行時(shí)間上下文

package org.feng.calc;
import lombok.Setter;
import lombok.experimental.Accessors;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
 * 計(jì)算執(zhí)行時(shí)間-上下文
 *
 * @version V1.0
 */
@Setter
@Accessors(chain = true)
public class CalcExecuteTimeContext {
    private TimeUnit timeUnit;
    private Long frequency;
    private ExecuteTemplate executeTemplate;
    public CalcExecuteTimeResult run() {
        executeTemplate.process(timeUnit, frequency);
        return executeTemplate.getCalcExecuteTimeResult();
    }
    public void addMethod(MethodBody methodBody){
        executeTemplate.addMethod(methodBody);
    }
}

測試運(yùn)行

package org.feng.calc;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
 * 測試運(yùn)行
 *
 * @version v1.0
 */
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 初始化上下文：設(shè)置每個(gè)方法執(zhí)行的次數(shù)，以及計(jì)算時(shí)間時(shí)使用的時(shí)間單位，執(zhí)行模板
        CalcExecuteTimeContext context = new CalcExecuteTimeContext()
                .setFrequency(2L)
                .setTimeUnit(TimeUnit.MILLISECONDS)
                .setExecuteTemplate(new ExecuteTemplate());
        context.addMethod(() -> {
            System.out.println(111);
            System.out.println(111);
            System.out.println(111);
            System.out.println(111);
            System.out.println(111);
        });
        context.addMethod(() -> {
            System.out.println(222);
            System.out.println(222);
            System.out.println(222);
            System.out.println(222);
            System.out.println(222);
        });
        // 計(jì)算得到方法運(yùn)行的結(jié)果
        CalcExecuteTimeResult executeTimeResult = context.run();
        System.out.println(executeTimeResult);
    }
}

運(yùn)行結(jié)果：