Rheinwerk Computing < openbook >


 
Inhaltsverzeichnis
Materialien
Vorwort
1 Java ist auch eine Sprache
2 Imperative Sprachkonzepte
3 Klassen und Objekte
4 Arrays und ihre Anwendungen
5 Der Umgang mit Zeichenketten
6 Eigene Klassen schreiben
7 Objektorientierte Beziehungsfragen
8 Ausnahmen müssen sein
9 Geschachtelte Typen
10 Besondere Typen der Java SE
11 Generics<T>
12 Lambda-Ausdrücke und funktionale Programmierung
13 Architektur, Design und angewandte Objektorientierung
14 Java Platform Module System
15 Die Klassenbibliothek
16 Einführung in die nebenläufige Programmierung
17 Einführung in Datenstrukturen und Algorithmen
18 Einführung in grafische Oberflächen
19 Einführung in Dateien und Datenströme
20 Einführung ins Datenbankmanagement mit JDBC
21 Bits und Bytes, Mathematisches und Geld
22 Testen mit JUnit
23 Die Werkzeuge des JDK
A Java SE-Module und Paketübersicht
Stichwortverzeichnis


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Java ist auch eine Insel von Christian Ullenboom

Einführung, Ausbildung, Praxis
Buch: Java ist auch eine Insel


Java ist auch eine Insel

Pfeil15 Die Klassenbibliothek
Pfeil15.1 Die Java-Klassenphilosophie
Pfeil15.1.1 Modul, Paket, Typ
Pfeil15.1.2 Übersicht über die Pakete der Standardbibliothek
Pfeil15.2 Einfache Zeitmessung und Profiling *
Pfeil15.3 Die Klasse Class
Pfeil15.3.1 An ein Class-Objekt kommen
Pfeil15.3.2 Eine Class ist ein Type
Pfeil15.4 Klassenlader
Pfeil15.4.1 Die Klasse java.lang.ClassLoader
Pfeil15.5 Die Utility-Klassen System und Properties
Pfeil15.5.1 Speicher der JVM
Pfeil15.5.2 Anzahl der CPUs bzw. Kerne
Pfeil15.5.3 Systemeigenschaften der Java-Umgebung
Pfeil15.5.4 Eigene Properties von der Konsole aus setzen *
Pfeil15.5.5 Zeilenumbruchzeichen, line.separator
Pfeil15.5.6 Umgebungsvariablen des Betriebssystems
Pfeil15.6 Sprachen der Länder
Pfeil15.6.1 Sprachen in Regionen über Locale-Objekte
Pfeil15.7 Wichtige Datum-Klassen im Überblick
Pfeil15.7.1 Der 1.1.1970
Pfeil15.7.2 System.currentTimeMillis()
Pfeil15.7.3 Einfache Zeitumrechnungen durch TimeUnit
Pfeil15.8 Date-Time-API
Pfeil15.8.1 Menschenzeit und Maschinenzeit
Pfeil15.8.2 Die Datumsklasse LocalDate
Pfeil15.9 Logging mit Java
Pfeil15.9.1 Logging-APIs
Pfeil15.9.2 Logging mit java.util.logging
Pfeil15.10 Maven: Build-Management und Abhängigkeiten auflösen
Pfeil15.10.1 Beispielprojekt in Eclipse mit Maven
Pfeil15.10.2 Properties hinzunehmen
Pfeil15.10.3 Dependency hinzunehmen
Pfeil15.10.4 Lokales und das Remote-Repository
Pfeil15.10.5 Lebenszylus, Phasen und Maven-Plugins
Pfeil15.10.6 Archetypes
Pfeil15.11 Zum Weiterlesen
 

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15.2    Einfache Zeitmessung und Profiling * Zur vorigen ÜberschriftZur nächsten Überschrift

Neben den komfortablen Klassen zum Verwalten von Datumswerten gibt es mit zwei statischen Methoden einfache Möglichkeiten, Zeiten für Programmabschnitte zu messen:

final class java.lang.System
  • static long currentTimeMillis()

    Gibt die seit dem 1.1.1970, 00:00:00 UTC vergangenen Millisekunden zurück.

  • static long nanoTime()

    Liefert die Zeit vom genauesten System-Zeitgeber. Sie hat keinen Bezugspunkt zu irgendeinem Datum.

Die Differenz zweier Zeitwerte kann zur groben Abschätzung der Ausführungszeiten von Programmen dienen:

Listing 15.1    com/tutego/insel/lang/Profiling.java

package com.tutego.insel.lang;



import static java.util.concurrent.TimeUnit.NANOSECONDS;

import java.util.Arrays;

import java.util.function.Supplier;

import java.util.function.ToLongFunction;



class Profiling {



final static String ANGIE =

"Aber Angie, Angie, ist es nicht an der Zeit, Goodbye zu sagen? " +

"Ohne Liebe in unseren Seelen und ohne Geld in unseren Mänteln. " +

"Du kannst nicht sagen, dass wir zufrieden sind.";



final static int MAX = 10000;



enum Algorithm {

STRING_BUILDER1( () -> { // StringBuffer(size) und append() zur Konkatenation

StringBuilder sb = new StringBuilder( 2 * MAX * ANGIE.length() );

for ( int i = MAX; i-- > 0; )

sb.append( ANGIE ).append( ANGIE );

return sb.toString().length();

} ),

STRING_BUILDER2( () -> { // StringBuffer und append() zur Konkatenation

StringBuilder sb = new StringBuilder();

for ( int i = MAX; i-- > 0; )

sb.append( ANGIE ).append( ANGIE );

return sb.toString().length();

} ),

STRING_PLUS( () -> { // + zur Konkatenation

String s = "";

for ( int i = MAX; i-- > 0; )

s += ANGIE + ANGIE;

return s.length();

} );



private final Supplier<Integer> supplier;

private Algorithm( Supplier<Integer> supplier ) { this.supplier = supplier; }

int perform() { return supplier.get(); }

}



private static long[] measure() {

ToLongFunction<Algorithm> duration = algorithm -> {

long startTime = System.nanoTime();

int result = algorithm.perform();

try { return NANOSECONDS.toMillis( System.nanoTime() - startTime ); }

finally { System.out.println( result ); }

};

return Arrays.stream( Algorithm.values() ).mapToLong( duration ).toArray();

}



public static void main( String[] args ) {

measure(); System.gc(); measure(); System.gc();

long[] durations = measure();



System.out.printf( "sb(size), append(): %d ms%n", durations[0] );

// sb(size), append(): 6 ms

System.out.printf( "sb(), append() : %d ms%n", durations[1] );

// sb(), append() : 9 ms

System.out.printf( "t+= : %d ms%n", durations[2] );

// t+= : 15982 ms

}

}

Das Testprogramm hängt Zeichenfolgen mit

  • einem StringBuilder, der nicht in der Endgröße initialisiert ist,

  • einem StringBuilder, der eine vorinitialisierte Endgröße nutzt, und

  • dem Plus-Operator von Strings zusammen.

Vor der Messung gibt es zwei Testläufe und ein System.gc(), das die automatische Speicherbereinigung (GC) anweist, Speicher freizugeben. (Das würde in gewöhnlichen Programmen nicht stehen, da der Garbage-Collector schon selbst ganz gut weiß, wann Speicher freizugeben ist. Nur kostet das Freigeben auch Ausführungszeit, und es würde die Messzeiten beeinflussen, was wir hier nicht wollen.)

Auf meinem Rechner (JDK 10) liefert das Programm diese Ausgabe:

sb(size), append(): 7 ms

sb(), append() : 9 ms

t+= : 15982 ms

Das Ergebnis: Bei großen Anhängeoperationen ist es nur unwesentlich besser, einen passend in der Größe initialisierten StringBuilder zu benutzen. Über das + entstehen viele temporäre Objekte, was wirklich teuer kommt. Da in Java 9 die Konkatenation von Strings über den Plus-Operator beschleunigt wurde, sind die Zeiten besser als unter Java 8, wo die Ausführungszeit bei 41.262 ms liegt.

[+]  Tipp

Die Werte von nanoTime() sind immer aufsteigend, was für currentTimeMillis() nicht zwingend gelten muss, da sich Java die Zeit vom Betriebssystem holt, und da kann sich die Systemzeit ändern, etwa wenn der Benutzer die Zeit anpasst. Differenzen von currentTimeMillis()-Zeitstempeln sind dann komplett falsch und könnten sogar negativ sein.

Profiler

Wo die JVM im Programm überhaupt Taktzyklen verschwendet zeigt ein Profiler. An diesen Stellen kann dann mit der Optimierung begonnen werden. Java Mission Control ist ein leistungsfähiges Programm des JDK und integriert einen freien Profiler. Java VisualVM ist ein weiteres freies Programm, das bis Java 8 integriert war, jetzt allerdings unter http://visualvm.github.io/ bezogen werden muss. Auf der professionellen und kommerziellen Seite stehen sich JProfiler (http://www.ej-technologies.com/products/jprofiler/overview.html) und YourKit (http://www.yourkit.com/java/profiler) gegenüber. Die Ultimate Version von IntelliJ enthält ebenfalls einen Profiler.

 


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