Java列表对象的性能分析和测试

      如果要从Java SDK得到一个线程安全的LinkedList，你可以利用一个同步封装器从Collections.synchronizedList(List)得到一个。然而，使用同步封装器相当于加入了一个间接层，它会带来昂贵的性能代价。当封装器把调用传递给被封装的方法时，每一个方法都需要增加一次额外的方法调用，经过同步封装器封装的方法会比未经封装的方法慢二到三倍。对于象搜索之类的复杂操作，这种间接调用所带来的开销不是很突出；但对于比较简单的方法，比如访问功能或者更新功能，这种开销可能对性能造成严重的影响。
        这意味着，和Vector相比，经过同步封装的LinkedList在性能上处于显著的劣势，因为Vector不需要为了线程安全而进行任何额外的间接调用。如果你想要有一个线程安全的LinkedList，你可以复制LinkedList类并让几个必要的方法同步，这样你可以得到一个速度更快的实现。对于所有其它集合类，这一点都同样有效：只有List和Map具有高效的线程安全实现（分别是Vector和Hashtable类）。有趣的是，这两个高效的线程安全类的存在只是为了向后兼容，而不是出于性能上的考虑。
        对于通过索引访问和更新元素，LinkedList实现的性能开销略大一点，因为访问任意一个索引都要求跨越多个节点。插入元素时除了有跨越多个节点的性能开销之外，还要有另外一个开销，即创建节点对象的开销。在优势方面，LinkedList实现的插入和删除操作没有其他开销，因此，插入-删除开销几乎完全依赖于插入-删除点离集合末尾的远近。
三、性能测试

        这些类有许多不同的功能可以进行测试。LinkedList应用比较频繁，因为人们认为它在随机插入和删除操作时具有较好的性能。所以，下面我分析的重点将是插入操作的性能，即，构造集合。我测试并比较了LinkedList和ArrayList，因为这两者都是非同步的。
        插入操作的速度主要由集合的大小和元素插入的位置决定。当插入点的位置在集合的两端和中间时，最差的插入性能和最好的插入性能都有机会出现。因此，我选择了三个插入位置（集合的开头、末尾和中间），三种典型的集合大小：中等（100个元素），大型（10,000个元素），超大型（1,000,000个元素）。
        在本文的测试中，我使用的是JAVA SDK 1.2.0和1.3.0系列的SUN JVM。此外，我还用HOTSPOT JVM 2.0进行了测试，这个版本可以在1.3.0 SDK找到。在下面的表格中，各个测量得到的时间都以其中一次SDK 1.2 VM上的测试时间（表格中显示为100%的单元）为基准显示。测试期间使用了默认的JVM配置，即启用了JIT编译，因此对于所有JVM，堆空间都必须进行扩展，以避免内存溢出错误。表格中记录的时间是多次测试的平均时间。为了避免垃圾收集的影响，在各次测试之间我强制进行了完全的内存清理（参见测试源代码了解详情）。磁盘监测确保磁盘分页不会在测试过程中出现（任何测试，如果它显示出严重的磁盘分页操作，则被丢弃）。所有显示出数秒应答时间的速度太慢的测试都重复进行，直至记录到一个明显合理的时间。

        对于规模较小的集合，ArrayList和LinkedList的性能很接近。当元素插入到集合的末尾时，即追加元素时，ArrayList的性能出现了突变。然而，追加元素是ArrayList特别为其优化的一个操作：如果你只想要一个固定大小的静态集合，Java数组（例如Object[]）比任何集合对象都具有更好的性能。除了追加操作，测量得到的时间数据差别不是很大，它们反映了各个JVM的优化程度，而不是其他什么东西。
        例如，对于把元素插入到集合的开始位置来说（表1的前两行），HotSpot 2.0 JVM加LinkedList具有最好的性能（85.3%），处于第二位的是 1.2 JVM加ArrayList（100%）。这两个结果显示出，1.2中简单的JIT编译器在执行迭代和复制数组等简单的操作时具有很高的效率。在HotSpot中复杂的JVM加上优化的编译器能够改进复杂操作的性能，比如对象创建（创建LinkedList节点），并能够利用代码内嵌（code-inlining）的优势。1.3 JVM的结果似乎显示出，在简单操作方面它的性能有着很大的不足，这一点很可能在以后的JVM版本中得到改进。
        在这里我特别进行测试的是ArrayList相对于LinkedList的另一个优点，即预先确定集合大小的能力。具体地说，创建ArrayList的时候允许指定一个具体的大小（例如，在测试中ArrayList可以创建为拥有100个元素的容量），从而避免所有随着元素增多而增加集合规模的开销。表1括号中的数字显示了预先确定集合大小时性能的提高程度。LinkedList（直到 SDK 1.3）不能预先确定大小。
    

文章来源于领测软件测试网 https://www.ltesting.net/