6种快速统计代码执行时间的方法，真香!(史上最全)
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2020-08-12 19:54
我们在日常开发中经常需要测试一些代码的执行时间，但又不想使用向 JMH（Java Microbenchmark Harness，Java 微基准测试套件）这么重的测试框架，所以本文就汇总了一些 Java 中比较常用的执行时间统计方法，总共包含以下 6 种，如下图所示：
方法一：System.currentTimeMillis
此方法为 Java 内置的方法，使用 System#currentTimeMillis 来统计执行的时间（统计单位：毫秒），示例代码如下：
public class TimeIntervalTest {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
// 开始时间
long stime = System.currentTimeMillis();
// 执行时间（1s）
Thread.sleep(1000);
// 结束时间
long etime = System.currentTimeMillis();
// 计算执行时间
System.out.printf("执行时长：%d 毫秒.", (etime - stime));
}
}
以上程序的执行结果为：
执行时长：1000 毫秒.
方法二：System.nanoTime
此方法为 Java 内置的方法，使用 System#nanoTime 来统计执行时间（统计单位：纳秒），它的执行方法和 System#currentTimeMillis 类似，示例代码如下：
public class TimeIntervalTest {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
// 开始时间
long stime = System.nanoTime();
// 执行时间（1s）
Thread.sleep(1000);
// 结束时间
long etime = System.nanoTime();
// 计算执行时间
System.out.printf("执行时长：%d 纳秒.", (etime - stime));
}
}
以上程序的执行结果为：
执行时长：1000769200 纳秒.
小贴士：1 毫秒 = 100 万纳秒。
方法三：new Date
此方法也是 Java 的内置方法，在开始执行前 new Date() 创建一个当前时间对象，在执行结束之后 new Date() 一个当前执行时间，然后再统计两个 Date 的时间间隔，示例代码如下：
import java.util.Date;
public class TimeIntervalTest {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
// 开始时间
Date sdate = new Date();
// 执行时间（1s）
Thread.sleep(1000);
// 结束时间
Date edate = new Date();
// 统计执行时间（毫秒）
System.out.printf("执行时长：%d 毫秒." , (edate.getTime() - sdate.getTime()));
}
}
以上程序的执行结果为：
执行时长：1000 毫秒.
方法四：Spring StopWatch
如果我们使用的是 Spring 或 Spring Boot 项目，可以在项目中直接使用 StopWatch 对象来统计代码执行时间，示例代码如下：
StopWatch stopWatch = new StopWatch();
// 开始时间
stopWatch.start();
// 执行时间（1s）
Thread.sleep(1000);
// 结束时间
stopWatch.stop();
// 统计执行时间（秒）
System.out.printf("执行时长：%d 秒.%n", stopWatch.getTotalTimeSeconds()); // %n 为换行
// 统计执行时间（毫秒）
System.out.printf("执行时长：%d 毫秒.%n", stopWatch.getTotalTimeMillis());
// 统计执行时间（纳秒）
System.out.printf("执行时长：%d 纳秒.%n", stopWatch.getTotalTimeNanos());
以上程序的执行结果为：
执行时长：0.9996313 秒. 执行时长：999 毫秒. 执行时长：999631300 纳秒.
小贴士：Thread#sleep 方法的执行时间稍有偏差，在 1s 左右都是正常的。
方法五：commons-lang3 StopWatch
如果我们使用的是普通项目，那我们可以用 Apache commons-lang3 中的 StopWatch 对象来实现时间统计，首先先添加 commons-lang3 的依赖：
<dependency>
<groupId>org.apache.commonsgroupId>
<artifactId>commons-lang3artifactId>
<version>3.10version>
dependency>
然后编写时间统计代码：
import org.apache.commons.lang3.time.StopWatch;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class TimeIntervalTest {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
StopWatch stopWatch = new StopWatch();
// 开始时间
stopWatch.start();
// 执行时间（1s）
Thread.sleep(1000);
// 结束时间
stopWatch.stop();
// 统计执行时间（秒）
System.out.println("执行时长：" + stopWatch.getTime(TimeUnit.SECONDS) + " 秒.");
// 统计执行时间（毫秒）
System.out.println("执行时长：" + stopWatch.getTime(TimeUnit.MILLISECONDS) + " 毫秒.");
// 统计执行时间（纳秒）
System.out.println("执行时长：" + stopWatch.getTime(TimeUnit.NANOSECONDS) + " 纳秒.");
}
}
以上程序的执行结果为：
执行时长：1 秒. 执行时长：1000 毫秒.
执行时长：1000555100 纳秒.
方法六：Guava Stopwatch
除了 Apache 的 commons-lang3 外，还有一个常用的 Java 工具包，那就是 Google 的 Guava，Guava 中也包含了 Stopwatch 统计类。首先先添加 Guava 的依赖：
<dependency>
<groupId>com.google.guavagroupId>
<artifactId>guavaartifactId>
<version>29.0-jreversion>
dependency>
然后编写时间统计代码：
import com.google.common.base.Stopwatch;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class TimeIntervalTest {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
// 创建并启动计时器
Stopwatch stopwatch = Stopwatch.createStarted();
// 执行时间（1s）
Thread.sleep(1000);
// 停止计时器
stopwatch.stop();
// 执行时间（单位：秒）
System.out.printf("执行时长：%d 秒. %n", stopwatch.elapsed().getSeconds()); // %n 为换行
// 执行时间（单位：毫秒）
System.out.printf("执行时长：%d 豪秒.", stopwatch.elapsed(TimeUnit.MILLISECONDS));
}
}
以上程序的执行结果为：
执行时长：1 秒.
执行时长：1000 豪秒.
原理分析
本文我们从 Spring 和 Google 的 Guava 源码来分析一下，它们的 StopWatch 对象底层是如何实现的？
1.Spring StopWatch 原理分析
在 Spring 中 StopWatch 的核心源码如下：
package org.springframework.util;
import java.text.NumberFormat;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import org.springframework.lang.Nullable;
public class StopWatch {
private final String id;
private boolean keepTaskList;
private final List taskList;
private long startTimeNanos;
@Nullable
private String currentTaskName;
@Nullable
private StopWatch.TaskInfo lastTaskInfo;
private int taskCount;
private long totalTimeNanos;
public StopWatch() {
this("");
}
public StopWatch(String id) {
this.keepTaskList = true;
this.taskList = new LinkedList();
this.id = id;
}
public String getId() {
return this.id;
}
public void setKeepTaskList(boolean keepTaskList) {
this.keepTaskList = keepTaskList;
}
public void start() throws IllegalStateException {
this.start("");
}
public void start(String taskName) throws IllegalStateException {
if (this.currentTaskName != null) {
throw new IllegalStateException("Can't start StopWatch: it's already running");
} else {
this.currentTaskName = taskName;
this.startTimeNanos = System.nanoTime();
}
}
public void stop() throws IllegalStateException {
if (this.currentTaskName == null) {
throw new IllegalStateException("Can't stop StopWatch: it's not running");
} else {
long lastTime = System.nanoTime() - this.startTimeNanos;
this.totalTimeNanos += lastTime;
this.lastTaskInfo = new StopWatch.TaskInfo(this.currentTaskName, lastTime);
if (this.keepTaskList) {
this.taskList.add(this.lastTaskInfo);
}
++this.taskCount;
this.currentTaskName = null;
}
}
// .... 忽略其他代码
}
从上述 start() 和 stop() 的源码中可以看出，Spring 实现时间统计的本质还是使用了 Java
的内置方法 System.nanoTime() 来实现的。
2.Google Stopwatch 原理分析
Google Stopwatch 实现的核心源码如下：
public final class Stopwatch {
private final Ticker ticker;
private boolean isRunning;
private long elapsedNanos;
private long startTick;
@CanIgnoreReturnValue
public Stopwatch start() {
Preconditions.checkState(!this.isRunning, "This stopwatch is already running.");
this.isRunning = true;
this.startTick = this.ticker.read();
return this;
}
@CanIgnoreReturnValue
public Stopwatch stop() {
long tick = this.ticker.read();
Preconditions.checkState(this.isRunning, "This stopwatch is already stopped.");
this.isRunning = false;
this.elapsedNanos += tick - this.startTick;
return this;
}
// 忽略其他源码...
}
从上述源码中可以看出 Stopwatch 对象中调用了 ticker 类来实现时间统计的，那接下来我们进入 ticker 类的实现源码：
public abstract class Ticker {
private static final Ticker SYSTEM_TICKER = new Ticker() {
public long read() {
return Platform.systemNanoTime();
}
};
protected Ticker() {
}
public abstract long read();
public static Ticker systemTicker() {
return SYSTEM_TICKER;
}
}
final class Platform {
private static final Logger logger = Logger.getLogger(Platform.class.getName());
private static final PatternCompiler patternCompiler = loadPatternCompiler();
private Platform() {
}
static long systemNanoTime() {
return System.nanoTime();
}
// 忽略其他源码...
}
从上述源码可以看出 Google Stopwatch 实现时间统计的本质还是调用了 Java 内置的 System.nanoTime() 来实现的。
结论
对于所有框架的 StopWatch 来说，其底层都是通过调用 Java 内置的 System.nanoTime() 得到两个时间，开始时间和结束时间，然后再通过结束时间减去开始时间来统计执行时间的。
总结
本文介绍了 6 种实现代码统计的方法，其中 3 种是 Java 内置的方法：
System.currentTimeMillis() System.nanoTime() new Date()
还介绍了 3 种常用框架 spring、commons-langs3、guava 的时间统计器 StopWatch。
在没有用到 spring、commons-langs3、guava 任意一种框架的情况下，推荐使用 System.currentTimeMillis() 或 System.nanoTime() 来实现代码统计，否则建议直接使用 StopWatch 对象来统计执行时间。
知识扩展—Stopwatch 让统计更方便
StopWatch 存在的意义是让代码统计更简单，比如 Guava 中 StopWatch 使用示例如下：
import com.google.common.base.Stopwatch;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class TimeIntervalTest {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
// 创建并启动计时器
Stopwatch stopwatch = Stopwatch.createStarted();
// 执行时间（1s）
Thread.sleep(1000);
// 停止计时器
stopwatch.stop();
// 执行统计
System.out.printf("执行时长：%d 毫秒. %n",
stopwatch.elapsed(TimeUnit.MILLISECONDS));
// 清空计时器
stopwatch.reset();
// 再次启动统计
stopwatch.start();
// 执行时间（2s）
Thread.sleep(2000);
// 停止计时器
stopwatch.stop();
// 执行统计
System.out.printf("执行时长：%d 秒. %n",
stopwatch.elapsed(TimeUnit.MILLISECONDS));
}
}
我们可以使用一个 Stopwatch 对象统计多段代码的执行时间，也可以通过指定时间类型直接统计出对应的时间间隔，比如我们可以指定时间的统计单位，如秒、毫秒、纳秒等类型。
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