性能测试中的随机数性能问题探索
在软件测试中，经常会遇到随机数。我简单分成了两类：
- 简单取随机数；
- 从一个集合中随机取值。
其实第二个场景包含在第一个场景内。对于接口测试来说，通常我们直接使用第二种场景比较多，就是从某一个集合中随机取一个值。如果更复杂一些，每个值拥有不同的权重，其中这个也可以转化成第二个场景来说。
缘起
为什么要把第二个场景和第一个场景分开呢，这个问题源于之前写过的文章ConcurrentHashMap性能测试，当时发现自己封装的com.funtester.frame.SourceCode#random(java.util.List<F>)方法性能存在瓶颈，特别消耗CPU资源。
虽然单机QPS也在50万+，但是因为这个方法很多地方都会用到，所以还是想提升一些性能。所以我就搜索了一些高性能随机数的功能，跟我之前搜到的资料一致，使用java.util.concurrent.ThreadLocalRandom这个实现类是性能最高的，方法如下：
/**
* 获取随机数，获取1~num 的数字，包含 num
*
* @param num 随机数上限
* @return 随机数
*/
public static int getRandomInt(int num) {
return ThreadLocalRandom.current().nextInt(num) + 1;
}
针对第二种场景，还有一种实现思路：通过循环去集合中取即可。就是顺序去取，而不是每次都从集合中随机。
举个例子，我们有10万测试用户进行流量回放，演示代码如下：
def funtest = {
random(drivers).getGetResponse(random(urls))
}
new FunQpsConcurrent(funtest).start()
这里调用了两次com.funtester.frame.SourceCode#random(java.util.List<F>)，当QPS到达10万级别时候，理论上这个方法导致的瓶颈还是有一些影响的。
多线程
所以我用了新思路进行改造，下面是两种思路的对比压测用例，这个测试用例里面其实有三个实现：
- random
- AtomicInteger
- int
用例如下：
package com.funtest.groovytest
import com.funtester.base.constaint.FixedThread
import com.funtester.frame.SourceCode
import com.funtester.frame.execute.Concurrent
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger
class FunTest extends SourceCode {
static int times = 1000
static int thread = 500
static def integers = 0..100 as List
static def integer = new AtomicInteger()
static def i = 0
static def size = integers.size()
public static void main(String[] args) {
RUNUP_TIME = 0
new Concurrent(new FunTester(), thread, "测试随机数性能").start()
}
private static class FunTester extends FixedThread {
FunTester() {
super(null, times, true)
}
@Override
protected void doing() throws Exception {
10000.times {random(integers)}
// 10000.times {integers.get(integer.getAndIncrement() % size)}
// 10000.times {integers.get(i++ % size)}
}
@Override
FunTester clone() {
return new FunTester()
}
}
}
由于测试中均达到了CPU硬件瓶颈，相同参数情况下结论比较明显，就没有进行多轮的对比测试。下面分享一下测试结果：
- random：1151
- AtomicInteger：3152
- int：2273
没想到用了java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger反而性能更高了，这个问题略微有点深奥，暂时没有思路。
单线程
下面我们来测试一下单线程的性能，下面是我的用例：
package com.funtest.groovytest
import com.funtester.frame.SourceCode
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger
class FunTestT extends SourceCode {
static int times = 1000000
static def integers = 0..100 as List
static def integer = new AtomicInteger()
static def i = 0
static def size = integers.size()
public static void main(String[] args) {
time {
// times.times {random(integers)}
// times.times {integers.get(integer.getAndIncrement() % size)}
times.times {integers.get(i++ % size)}
} , "随机数性能测试"
}
}
下面是测试结果，这里我记录了执行完所有循环次数的时间，单位是ms（毫秒）。
- random：763
- AtomicInteger：207
- int：270
这下结论明确了，就java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger了。
末了
最终写了一个新的随机对象的方法：
/**
* 随机选择某个对象
*
* @param list
* @param index 自增索引
* @param <F>
* @return
*/
public static <F> F random(List<F> list, AtomicInteger index) {
if (list == null || list.isEmpty()) ParamException.fail("数组不能为空!");
return list.get(index.getAndIncrement() % list.size());
}