如何優(yōu)雅地統(tǒng)計(jì)代碼耗時(shí)？
一、前言
代碼耗時(shí)統(tǒng)計(jì)在日常開(kāi)發(fā)中算是一個(gè)十分常見(jiàn)的需求，特別是在需要找出代碼性能瓶頸時(shí)。
可能也是受限于 Java 的語(yǔ)言特性，總覺(jué)得代碼寫(xiě)起來(lái)不夠優(yōu)雅，大量的耗時(shí)統(tǒng)計(jì)代碼，干擾了業(yè)務(wù)邏輯。特別是開(kāi)發(fā)功能的時(shí)候，有個(gè)感受就是剛剛開(kāi)發(fā)完代碼很清爽優(yōu)雅，結(jié)果加了一大堆輔助代碼后，整個(gè)代碼就變得臃腫了，自己看著都挺難受。因此總想著能不能把這塊寫(xiě)的更優(yōu)雅一點(diǎn)，今天本文就嘗試探討下“代碼耗時(shí)統(tǒng)計(jì)”這一塊。
在開(kāi)始正文前，先說(shuō)下前提，“代碼耗時(shí)統(tǒng)計(jì)”的并不是某個(gè)方法的耗時(shí)，而是任意代碼段之間的耗時(shí)。這個(gè)代碼段，可能是一個(gè)方法中的幾行代碼，也有可能是從這個(gè)方法的某一行到另一個(gè)被調(diào)用方法的某一行，因此通過(guò) AOP 方式是不能實(shí)現(xiàn)這個(gè)需求的。
二、常規(guī)方法
2.1 時(shí)間差統(tǒng)計(jì)
這種方式是最簡(jiǎn)單的方法，記錄下開(kāi)始時(shí)間，再記錄下結(jié)束時(shí)間，計(jì)算時(shí)間差即可。
public class TimeDiffTest {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
final long startMs = TimeUtils.nowMs();
TimeUnit.SECONDS.sleep(5); // 模擬業(yè)務(wù)代碼
System.out.println("timeCost: " + TimeUtils.diffMs(startMs));
}
}
/* output:
timeCost: 5005
*/public class TimeUtils {
/**
* @return 當(dāng)前毫秒數(shù)
*/
public static long nowMs() {
return System.currentTimeMillis();
}
/**
* 當(dāng)前毫秒與起始毫秒差
* @param startMillis 開(kāi)始納秒數(shù)
* @return 時(shí)間差
*/
public static long diffMs(long startMillis) {
return diffMs(startMillis, nowMs());
}
}這種方式的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，利于理解；缺點(diǎn)就是對(duì)代碼的侵入性較大，看著很傻瓜，不優(yōu)雅。
2.2 StopWatch
第二種方式是參考 StopWatch ，StopWatch 通常被用作統(tǒng)計(jì)代碼耗時(shí)，各個(gè)框架和 Common 包都有自己的實(shí)現(xiàn)。
public class TraceWatchTest {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
TraceWatch traceWatch = new TraceWatch();
traceWatch.start("function1");
TimeUnit.SECONDS.sleep(1); // 模擬業(yè)務(wù)代碼
traceWatch.stop();
traceWatch.start("function2");
TimeUnit.SECONDS.sleep(1); // 模擬業(yè)務(wù)代碼
traceWatch.stop();
traceWatch.record("function1", 1); // 直接記錄耗時(shí)
System.out.println(JSON.toJSONString(traceWatch.getTaskMap()));
}
}
/* output:
{"function2":[{"data":1000,"taskName":"function2"}],"function1":[{"data":1000,"taskName":"function1"},{"data":1,"taskName":"function1"}]}
*/public class TraceWatch {
/** Start time of the current task. */
private long startMs;
/** Name of the current task. */
@Nullable
private String currentTaskName;
@Getter
private final Map<String, List<TaskInfo>> taskMap = new HashMap<>();
/**
* 開(kāi)始時(shí)間差類(lèi)型指標(biāo)記錄，如果需要終止，請(qǐng)調(diào)用 {@link #stop()}
*
* @param taskName 指標(biāo)名
*/
public void start(String taskName) throws IllegalStateException {
if (this.currentTaskName != null) {
throw new IllegalStateException("Can't start TraceWatch: it's already running");
}
this.currentTaskName = taskName;
this.startMs = TimeUtils.nowMs();
}
/**
* 終止時(shí)間差類(lèi)型指標(biāo)記錄，調(diào)用前請(qǐng)確保已經(jīng)調(diào)用
*/
public void stop() throws IllegalStateException {
if (this.currentTaskName == null) {
throw new IllegalStateException("Can't stop TraceWatch: it's not running");
}
long lastTime = TimeUtils.nowMs() - this.startMs;
TaskInfo info = new TaskInfo(this.currentTaskName, lastTime);
this.taskMap.computeIfAbsent(this.currentTaskName, e -> new LinkedList<>()).add(info);
this.currentTaskName = null;
}
/**
* 直接記錄指標(biāo)數(shù)據(jù)，不局限于時(shí)間差類(lèi)型
* @param taskName 指標(biāo)名
* @param data 指標(biāo)數(shù)據(jù)
*/
public void record(String taskName, Object data) {
TaskInfo info = new TaskInfo(taskName, data);
this.taskMap.computeIfAbsent(taskName, e -> new LinkedList<>()).add(info);
}
@Getter
@AllArgsConstructor
public static final class TaskInfo {
private final String taskName;
private final Object data;
}
}我是仿照 org.springframework.util.StopWatch 的實(shí)現(xiàn)，寫(xiě)了 TraceWatch 類(lèi)，這個(gè)方法提供了兩種耗時(shí)統(tǒng)計(jì)的方法：
通過(guò)調(diào)用 Start(name) 和 Stop() 方法，進(jìn)行耗時(shí)統(tǒng)計(jì)。
通過(guò)調(diào)用 Record(name, timeCost)，方法，直接記錄耗時(shí)信息。
這種方式本質(zhì)上和“時(shí)間差統(tǒng)計(jì)”是一致的，只是抽取了一層，稍微優(yōu)雅了一點(diǎn)。
注：你可以根據(jù)自己的業(yè)務(wù)需要，自行修改 TraceWatch 內(nèi)部的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，我這里簡(jiǎn)單起見(jiàn)，內(nèi)部的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)只是隨便舉了個(gè)例子。
三、高級(jí)方法
第二節(jié)提到的兩種方法，用大白話來(lái)說(shuō)都是“直來(lái)直去”的感覺(jué)，我們還可以嘗試把代碼寫(xiě)的更簡(jiǎn)便一點(diǎn)。
3.1 Function
在 jdk 1.8 中，引入了 java.util.function 包，通過(guò)該類(lèi)提供的接口，能夠?qū)崿F(xiàn)在指定代碼段的上下文執(zhí)行額外代碼的功能。
public class TraceWatch {
/** Start time of the current task. */
private long startMs;
/** Name of the current task. */
@Nullable
private String currentTaskName;
@Getter
private final Map<String, List<TaskInfo>> taskMap = new HashMap<>();
/**
* 開(kāi)始時(shí)間差類(lèi)型指標(biāo)記錄，如果需要終止，請(qǐng)調(diào)用 {@link #stop()}
*
* @param taskName 指標(biāo)名
*/
public void start(String taskName) throws IllegalStateException {
if (this.currentTaskName != null) {
throw new IllegalStateException("Can't start TraceWatch: it's already running");
}
this.currentTaskName = taskName;
this.startMs = TimeUtils.nowMs();
}
/**
* 終止時(shí)間差類(lèi)型指標(biāo)記錄，調(diào)用前請(qǐng)確保已經(jīng)調(diào)用
*/
public void stop() throws IllegalStateException {
if (this.currentTaskName == null) {
throw new IllegalStateException("Can't stop TraceWatch: it's not running");
}
long lastTime = TimeUtils.nowMs() - this.startMs;
TaskInfo info = new TaskInfo(this.currentTaskName, lastTime);
this.taskMap.computeIfAbsent(this.currentTaskName, e -> new LinkedList<>()).add(info);
this.currentTaskName = null;
}
/**
* 直接記錄指標(biāo)數(shù)據(jù)，不局限于時(shí)間差類(lèi)型
* @param taskName 指標(biāo)名
* @param data 指標(biāo)數(shù)據(jù)
*/
public void record(String taskName, Object data) {
TaskInfo info = new TaskInfo(taskName, data);
this.taskMap.computeIfAbsent(taskName, e -> new LinkedList<>()).add(info);
}
@Getter
@AllArgsConstructor
public static final class TaskInfo {
private final String taskName;
private final Object data;
}
}public class TraceHolder {
/**
* 有返回值調(diào)用
*/
public static <T> T run(TraceWatch traceWatch, String taskName, Supplier<T> supplier) {
try {
traceWatch.start(taskName);
return supplier.get();
} finally {
traceWatch.stop();
}
}
/**
* 無(wú)返回值調(diào)用
*/
public static void run(TraceWatch traceWatch, String taskName, IntConsumer function) {
try {
traceWatch.start(taskName);
function.accept(0);
} finally {
traceWatch.stop();
}
}
}這里我利用了 Supplier 和 IntConsumer 接口，對(duì)外提供了有返回值和無(wú)返回值得調(diào)用，在 TraceHolder 類(lèi)中，在核心代碼塊的前后，分別調(diào)用了前文的 TraceWatch 的方法，實(shí)現(xiàn)了耗時(shí)統(tǒng)計(jì)的功能。
3.2 AutoCloseable
除了利用 Function 的特性，我們還可以使用 jdk 1.7 的 AutoCloseable 特性。說(shuō) AutoCloseable 可能有同學(xué)沒(méi)聽(tīng)過(guò)，但是給大家展示下以下代碼，就會(huì)立刻明白是什么東西了。
// 未使用 AutoCloseable
public static String readFirstLingFromFile(String path) throws IOException {
BufferedReader br = null;
try {
br = new BufferedReader(new FileReader(path));
return br.readLine();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
if (br != null) {
br.close();
}
}
return null;
}
// 使用 AutoCloseable
public static String readFirstLineFromFile(String path) throws IOException {
try (BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader(path))) {
return br.readLine();
}
}在 try 后方可以加載一個(gè)實(shí)現(xiàn)了 AutoCloseable 接口的對(duì)象，該對(duì)象作用于整個(gè) try 語(yǔ)句塊中，并且在執(zhí)行完畢后回調(diào) AutoCloseable#close() 方法。
讓我們對(duì) TraceWatch 類(lèi)進(jìn)行改造：
1.實(shí)現(xiàn) AutoCloseable 接口，實(shí)現(xiàn) close() 接口：
@Override
public void close() {
this.stop();
}2.修改 start() 方法，使其支持鏈?zhǔn)秸{(diào)用：
public TraceWatch start(String taskName) throws IllegalStateException {
if (this.currentTaskName != null) {
throw new IllegalStateException("Can't start TraceWatch: it's already running");
}
this.currentTaskName = taskName;
this.startMs = TimeUtils.nowMs();
return this;
}public class AutoCloseableTest {
public static void main(String[] args) {
TraceWatch traceWatch = new TraceWatch();
try(TraceWatch ignored = traceWatch.start("function1")) {
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1); // 模擬業(yè)務(wù)代碼
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
try(TraceWatch ignored = traceWatch.start("function2")) {
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1); // 模擬業(yè)務(wù)代碼
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
try(TraceWatch ignored = traceWatch.start("function1")) {
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1); // 模擬業(yè)務(wù)代碼
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println(JSON.toJSONString(traceWatch.getTaskMap()));
}
}
/* output:
{"function2":[{"data":1001,"taskName":"function2"}],"function1":[{"data":1002,"taskName":"function1"},{"data":1002,"taskName":"function1"}]}
*/四、總結(jié)
本文列舉了四種統(tǒng)計(jì)代碼耗時(shí)的方法：
1.時(shí)間差統(tǒng)計(jì)
2.StopWatch
3.Function
4.AutoCloseable
列舉的方案是我目前能想到的方案。當(dāng)然可能有更加優(yōu)雅的方案，希望有相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的同學(xué)能在評(píng)論區(qū)一起交流下~
出處: https://jitwxs.cn/5aa91d10.html
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