Java代码执行的字节码计数的最佳方法是什么？

Question

我试图获取各种Java程序的时间数据，然后根据此时间数据执行一些回归分析。以下是我用于获取时序数据的两种方法：

• System.currentTimeMillis()：我最初使用了这种方法，但我希望当多次运行同一程序时，时间数据保持不变。在这种情况下，变化很大。当两个相同代码的实例并行执行时，变化更大。因此，我放弃了这个方法，开始寻找一些性能分析工具。
• Hotspot JVM中的-XX countBytecodes标志：由于时间数据的变化很大，我想测量执行此代码时执行的字节码数量。当多次执行同一程序时，这应该会给出更静态的计数。但是这也有变化。当程序按顺序执行时，变化很小，但在执行相同代码的 parellel 运行期间，变化很大。我还尝试使用-Xint进行编译，但结果类似。

因此，我正在寻找一些性能分析工具，它可以在执行代码时提供执行的字节码计数。当同一程序运行时，计数应保持恒定（或相关性接近1）。或者，如果可以基于其他指标获得时间数据，那么应在多次运行时保持几乎不变。

- aichemzee

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我不知道。你为什么要这样做？VisualVM是一个不错的分析工具。但是在JIT优化方法后，你试图收集的数据就没有意义了，所以我不知道你如何收集你的数据。 - Elliott Frisch

@ElliottFrisch 我想根据执行时间性能对代码进行评分，并将程序相互比较，基于具有类似性能的程序对数据进行聚类等。 - aichemzee

你为什么想要排除特定时间变化对于你的测量结果的影响？这样做不会削弱它们的意义吗？ - Drux

@ElliottFrisch 我正在使用 -Xint 标志，它强制 JVM 在解释模式下执行所有字节码。因此，这些优化位不应该出现。结果应该可以正常工作，对吗？ - aichemzee

@Drux 我并不排除这个事实，我只是确保两个完全相同的代码在执行时给出相同的时间数据。 - aichemzee

Answer 1

当同一个程序运行多次时，我希望时间数据能保持恒定。除非您的机器专为硬实时系统设计，否则在真实机器上是不可能实现的。

我正在寻找一些分析器，可以在执行代码时给出执行的字节码计数。

即使您能做到这一点，也无法证明任何事情。例如，您将无法看到“++”比“%”便宜90倍，具体取决于您运行的硬件。您将无法看到if的分支失误比推测性分支昂贵多达100倍。您将无法看到访问触发TLB失误的内存区域的内存访问可能比复制4 KB的数据更昂贵。

如果有其他基于度量标准的方法可以获取时间数据，并且应该在多次运行中保持几乎恒定。您可以多次运行并取平均值。这将隐藏任何高结果/异常值，并为您提供有利的吞吐量概念。如果足够长时间运行，则可以成为给定机器的可重复数字。

- Peter Lawrey

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我明白这不是情况，而且变化很大就像我说的一样。所以我将度量从执行时间改为执行的字节码数量。它们应该与时间数据有直接关系，并且在多次运行相同程序时几乎应该是恒定的。 - aichemzee

@aichemzee 的问题是，即使您获得了可重现的字节码字节数，它也不能告诉您应用程序的性能或定时情况，例如 Thread.sleep(100000); 或 System.gc(); 中有多少字节。 - Peter Lawrey

是的，它不会。但我根据代码在输入大小变化时的可扩展性进行评分。因此，这样的语句要么对常数项做出贡献，要么改变时间函数的系数，而不是时间函数本身。（例如t（N）的时间函数= C_1 * N + C_2，因此C_1和C_2将受到影响，预测的时间函数仍将显示线性缩放） - aichemzee

是的，最多会减慢10倍。如果执行次数在10次后仍不稳定呢？ :) （让我先运行实验以获得更好的数字）。 - aichemzee

@PeterLawrey：“在真实的机器上不可能做到这一点”——当然可以。使用简单的代码，如void inc() { counter++; }，执行的字节码数量始终为7（aload，dup，getfield，iconst_1，iadd，putfield，return）。计算这些确实对于测量时间复杂度非常有用。这需要时间，不适用于生产环境中的代码测量，但是MMIX甚至模拟了机器指令的时间。 - Roland Illig