Java中的CPU执行时间

Question

我想计算Java中我的函数执行所需的CPU时间。目前，我正在按以下方式执行。

   long startTime = System.currentTimeMillis();
    myfunction();
    long endTime = System.currentTimeMillis();
    long searchTime = endTime - startTime;

然而我发现对于相同的输入，根据系统负载的不同，我得到了不同的时间。

那么，如何获取我的函数执行所需的确切CPU时间。

- ravi

Answer 1

1. System.currentTimeMillis() 只能测量 挂钟时间，不能测量CPU时间。
2. 如果 你需要挂钟时间，则 System.nanoTime() 往往比 currentTimeMillis() 更精确（且从不更差）。
3. ThreadMXBean.getThreadCPUTime()可以帮助你找出一个给定线程使用了多少CPU时间。使用ManagementFactory.getThreadMXBean()获取ThreadMXBean，并使用Thread.getId()找到你感兴趣的线程的id。请注意，这种方法不一定在每个JVM上都得到支持！

- Joachim Sauer

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如果我理解JavaDoc正确的话，System.currentTimeMillis()在系统时间改变时也可能会突然改变。因此，我认为测量经过的时间应该始终优先选择System.nanoTime()而不是System.currentTimeMillis()。 - JojOatXGME

Answer 2

随着JVM的热身，所需时间将会有所变化。第二次运行总是比第一次更快。（第一次需要加载类并调用静态块）当您运行该方法10,000次后，它将再次加速（默认阈值为将代码编译为本机机器代码的条件）

为了获得可重复的微基准测试平均计时，建议您忽略前10,000次迭代，并在此之后运行2-10秒。

例如：

long start = 0;
int runs = 10000; // enough to run for 2-10 seconds.
for(int i=-10000;i<runs;i++) {
    if(i == 0) start = System.nanoTime();
    // do test
}
long time = System.nanoTime() - start;
System.out.printf("Each XXXXX took an average of %,d ns%n", time/runs);

非常重要：每个方法只执行其中的一个循环。这是因为它根据使用情况优化整个方法。如果有一个繁忙的循环，那么后面的循环将会显得更慢，因为它们没有运行并且优化效果很差。

- Peter Lawrey

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这个问题是关于“精确CPU时间”的，而这个答案是关于墙钟时间流逝的，正如Joachim Sauer的回答所详细说明的那样。当然，如果墙钟时间是您关心的问题，这个答案有很好的提示。 - Alexander Wessel

如上所述，此答案将包括线程在暂停期间（例如在GC期间）花费的任何时间，因此不是进行相对性能比较的好方法，也无法回答指定CPU时间的问题。 - Sherms

这是否意味着JIT将编译该方法10,000次？之后它就不再这样做了，所以速度会更快？谢谢。 - Diego Ramos

Answer 3

正确进行微基准测试的方法是学习并正确使用Java微基准测试工具（JMH），该工具从OpenJDK 12开始增加了JEP 230微基准测试套件。搜索“java jmh”将会得到一些有用的教程链接。我喜欢Jakob Jenkov的博客文章，当然还有由Aleksey Shipilëv撰写的任何内容，他是JMH的主要开发者和维护者。只需在提供的链接中选择最新版本的JMH讲座即可。

Java基准测试并不是一件简单的事情，而且被测试代码执行的工作越少，就会陷入更深的兔子洞。在尝试解决性能问题时，时间戳可能会非常误导人。时间戳确实适用于测量等待外部事件（例如等待HTTP请求的回复等）的时间，只要您可以确保在等待线程解除阻塞和获取“后”时间戳之间花费的时间可以忽略不计，并且只要线程首先被适当地解除阻塞。如果等待至少为数十毫秒，则通常情况下会出现这种情况。如果您等待某些东西的时间小于秒，那么也还不错。然而，预热和缓存效应将发生，并且会破坏您的测量结果对真实世界性能的适用性。

关于测量“精确 CPU 时间”，可以采用 Joachim Sauer 的回答中详细介绍的方法。在使用 JMH 时，可以在外部测量 CPU 使用情况，然后对测量的迭代次数进行平均，但是由于这将包括测试工具的开销，因此该方法适用于比较性能测量，但不适合推导出“我的函数 xy 在我使用的 CPU 架构上每次迭代平均需要多少 CPU 秒”。在现代 CPU 和 JVM 上，这样的观察几乎是不可能的。

- Alexander Wessel

Answer 4

有许多分析器（Jprofile、Jprobe、Yourkit）可用于分析此类数据。而且不仅如此，还有更多的功能...（例如内存利用率、线程详细信息等）

- Saket

Answer 5

您可以在这里寻找答案：

如何计算Java中方法的执行时间？

有许多示例可用于计算方法的执行时间

- maialithar

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是的，但没有一个实际上回答了他如何测量“CPU时间”的问题。 - user458577