Question

我正在编写一个微基准来比较使用 + 运算符vs StringBuilder 的字符串连接。为此，我基于OpenJDK example that uses the batchSize parameter：

创建了一个JMH基准测试类

@State(Scope.Thread)
@BenchmarkMode(Mode.AverageTime)
@Measurement(batchSize = 10000, iterations = 10)
@Warmup(batchSize = 10000, iterations = 10)
@Fork(1)
public class StringConcatenationBenchmark {

    private String string;

    private StringBuilder stringBuilder;

    @Setup(Level.Iteration)
    public void setup() {
        string = "";
        stringBuilder = new StringBuilder();
    }

    @Benchmark
    public void stringConcatenation() {
        string += "some more data";
    }

    @Benchmark
    public void stringBuilderConcatenation() {
        stringBuilder.append("some more data");
    }

}

当我运行基准测试时，stringBuilderConcatenation方法会出现以下错误：

java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
    at java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:3332)
    at java.lang.AbstractStringBuilder.expandCapacity(AbstractStringBuilder.java:137)
    at java.lang.AbstractStringBuilder.ensureCapacityInternal(AbstractStringBuilder.java:121)
    at java.lang.AbstractStringBuilder.append(AbstractStringBuilder.java:421)
    at java.lang.StringBuilder.append(StringBuilder.java:136)
    at link.pellegrino.string_concatenation.StringConcatenationBenchmark.stringBuilderConcatenation(StringConcatenationBenchmark.java:29)
    at link.pellegrino.string_concatenation.generated.StringConcatenationBenchmark_stringBuilderConcatenation.stringBuilderConcatenation_avgt_jmhStub(StringConcatenationBenchmark_stringBuilderConcatenation.java:165)
    at link.pellegrino.string_concatenation.generated.StringConcatenationBenchmark_stringBuilderConcatenation.stringBuilderConcatenation_AverageTime(StringConcatenationBenchmark_stringBuilderConcatenation.java:130)
    at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)
    at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:62)
    at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)
    at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:497)
    at org.openjdk.jmh.runner.BenchmarkHandler$BenchmarkTask.call(BenchmarkHandler.java:430)
    at org.openjdk.jmh.runner.BenchmarkHandler$BenchmarkTask.call(BenchmarkHandler.java:412)
    at java.util.concurrent.FutureTask.run(FutureTask.java:266)
    at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1142)
    at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:617)
    at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)

我认为必须增加默认的JVM堆大小，所以我尝试使用-Xmx10G值和JMH提供的-jvmArgs选项允许最多10GB。不幸的是，我仍然得到错误。

因此，我尝试将batchSize参数的值减少为 1 ，但我仍然得到 OutOfMemoryError 。

我找到的唯一解决方法是将基准模式设置为Mode.SingleShotTime。由于此模式似乎将批处理视为单次拍摄（即使 s / op 显示在“单位”列中），似乎我得到了我想要的指标：执行集合的平均时间批处理操作。但是，我仍然不明白为什么它不能使用Mode.AverageTime。

请注意，无论使用何种基准模式，方法stringConcatenation的基准都可以正常工作。该问题仅发生在使用StringBuilder的stringBuilderConcatenation方法。

任何有助于理解为什么上一个示例不能使用设置为Mode.AverageTime的基准测试模式的帮助是值得欢迎的。

我使用的JMH版本是 1.10.4 。

Answer 1

你是对的Mode.SingleShotTime是你需要的：它衡量单批的时间。使用Mode.AverageTime时，迭代仍然有效，直到迭代时间结束（默认为1秒）。它测量每个执行单个批次的时间（只计算在执行时间内完全完成的批次），因此最终结果不同，但执行时间相同。

另一个问题是@Setup(Level.Iteration)强制设置在每次迭代之前执行，而不是在每次批处理之前执行。因此，您的字符串实际上不受批量大小的限制。字符串版本不会导致OutOfMemoryError只是因为它比StringBuilder慢得多，所以在1秒内它能够构建更短的字符串。

修复基准测试的不太好的方法（仍使用平均时间模式和batchSize参数）是手动重置字符串/ stringBuilder：

@State(Scope.Thread)
@BenchmarkMode(Mode.AverageTime)
@OutputTimeUnit(TimeUnit.MICROSECONDS)
@Measurement(batchSize = 10000, iterations = 10)
@Warmup(batchSize = 10000, iterations = 10)
@Fork(1)
public class StringConcatenationBenchmark {
    private static final String S = "some more data";
    private static final int maxLen = S.length()*10000;

    private String string;

    private StringBuilder stringBuilder;

    @Setup(Level.Iteration)
    public void setup() {
        string = "";
        stringBuilder = new StringBuilder();
    }

    @Benchmark
    public void stringConcatenation() {
        if(string.length() >= maxLen) string = "";
        string += S;
    }

    @Benchmark
    public void stringBuilderConcatenation() {
        if(stringBuilder.length() >= maxLen) stringBuilder = new StringBuilder();
        stringBuilder.append(S);
    }
}

这是我的盒子上的结果（i5 3340,4Gb RAM，64bit Win7，JDK 1.8.0_45）：

Benchmark                   Mode  Cnt       Score       Error  Units
stringBuilderConcatenation  avgt   10     145.997 ±     2.301  us/op
stringConcatenation         avgt   10  324878.341 ± 39824.738  us/op

所以你可以看到只有大约3个批次适合stringConcatenation（1e6/324878），而stringBuilderConcatenation可以执行数千个批次，导致大量字符串导致{{1 }}

我不知道为什么添加更多内存对你不起作用，对我来说OutOfMemoryError足以运行原始基准测试的stringBuilder测试。可能你的盒子更快，所以生成的字符串甚至更长。请注意，对于非常大的字符串，即使您有足够的内存，也可以达到数组大小限制（20亿个元素）。添加内存后检查异常堆栈跟踪：它是否相同？如果达到数组大小限制，它仍然是-Xmx4G，但堆栈跟踪会有所不同。无论如何，即使有足够的内存，您的基准测试结果也会不正确（OutOfMemoryError和String）。

使用JMH和Mode.AverageTime

1 个答案: