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Apache Commons-lang3提供的StopWatch执行时间监视器，以及Spring提供的StopWatch分析

由 笑着哭i 提交于 2020-07-27 11:47:37

编码过程中我们经常会希望得到一段代码（一个方法）的执行时间，本文将介绍两种时间监视器（秒表）来让你优雅的、灵活的处理这个问题。

Java源生方式
这种方式最最简单，最好理解，当然也是最为常用：我们自己书写。
例如：我们如果要统计一段代码的执行时间，经常会这么来写：

    public static void main(String[] args) {
        long startTime = System.currentTimeMillis();   //获取开始时间

        //函数主体代码
        //...

        long endTime = System.currentTimeMillis(); //获取结束时间
        System.out.println("程序运行时间： " + (endTime - startTime) + "ms");
    }

大多数时候我们使用ms来表示即可，但是这么写缺乏灵活性。倘若我们要展示成纳秒、秒、甚至分钟，还得我们自己处理（把毫秒值拿来进行转换~ ）

当然可能到了JDK8以后，我们这么做能变得稍微灵活一些：可以这么处理：

    public static void main(String[] args) {
        Instant start = Instant.now();
        //doSomething();
        Instant end = Instant.now();

        Duration duration = Duration.between(start, end);
        System.out.println("millis = " + duration.toMillis());
    }
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这个比上面灵活度强一些。但也还是有一定的缺点：步骤稍显复杂，总体上还是不够优雅，也不是那么的灵活。
那么本文针对此问题介绍一个工具：StopWatch执行时间监视器。借助它来统计我们程序的执行时间，带给非常多的方便和优雅。

StopWatch需要依赖额外的Jar：commons-lang3或者spring-core，但因这两个Jar是Java开发中都必导的，因此依赖兼容性方面可以忽略

StopWatch有很多开源的框架都有提供类似的功能：比如Apache的commons-lang3，当然还有Spring framwork自己提供的，本文将针对此俩分别做介绍~

Commons-lang3的StopWatch
Apache提供的这个任务执行监视器功能丰富强大（比Spring的强大），灵活性强，如下经典实用案例：

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        StopWatch watch = StopWatch.createStarted(); //创建后立即start，常用
        //StopWatch watch = new StopWatch();
        //watch.start();

        Thread.sleep(1000);
        System.out.println("统计从开始到现在运行时间：" + watch.getTime() + "ms"); //1000ms

        Thread.sleep(1000);
        watch.split();
        System.out.println("从start到此刻为止的时间：" + watch.getTime());
        System.out.println("从开始到第一个切入点运行时间：" + watch.getSplitTime()); //2245

        Thread.sleep(1000);
        watch.split();
        System.out.println("从开始到第二个切入点运行时间：" + watch.getSplitTime());

        watch.reset(); //重置后必须使用start方法
        watch.start();
        Thread.sleep(1000);
        System.out.println("重新开始后到当前运行时间是：" + watch.getTime()); //1000

        watch.suspend(); //暂停
        Thread.sleep(6000); //模拟暂停6秒钟

        watch.resume(); //上面suspend，这里要想重新统计，需要恢复一下
        System.out.println("恢复后执行的时间是：" + watch.getTime()); //1000  注意此时这个值还是1000

        watch.stop();
        System.out.println("花费的时间》》" + watch.getTime() + "ms"); //1002ms
        System.out.println("花费的时间》》" + watch.getTime(TimeUnit.SECONDS) + "s"); //1s 可以直接转成s

    }

打印结果：

统计从开始到现在运行时间：1007ms
从start到此刻为止的时间：2008
从开始到第一个切入点运行时间：2008
从开始到第二个切入点运行时间：3009
重新开始后到当前运行时间是：1000
恢复后执行的时间是：1000
花费的时间》》1001ms
花费的时间》》1s


如上就是StopWatch的基本使用方法，足以见到了它的强大吧，当然使用起来复杂度也是提升了些的。

核心原理解释
原理相对简单，简单看看源码便知：

// @since 2.0
public class StopWatch {
    // @since 3.5  这个静态方法出现得稍微晚点哦~
    public static StopWatch createStarted() {
        final StopWatch sw = new StopWatch();
        sw.start();
        return sw;
    }

    // 这些成员变量是实现的核心~~~~~~~~~~~~~~
    private State runningState = State.UNSTARTED;
    private SplitState splitState = SplitState.UNSPLIT;
    private long startTime;
    // 思考：为何有了nonaTime这里还得记录一个Millis Time呢？？？
    // 因为nanoTime只能拿来计算差值（耗时） 但是getStartTime()这个老API还得靠MillsTime~~~
    private long startTimeMillis;
    private long stopTime;
    
    // 可见：start方法可不是能够多次调用的哦~~和状态是有关的
    public void start() {
        if (this.runningState == State.STOPPED) {
            throw new IllegalStateException("Stopwatch must be reset before being restarted. ");
        }
        if (this.runningState != State.UNSTARTED) {
            throw new IllegalStateException("Stopwatch already started. ");
        }
        this.startTime = System.nanoTime();
        this.startTimeMillis = System.currentTimeMillis();
        this.runningState = State.RUNNING;
    }

    // 停表时，最重要的是记录下了stopTime 的值~~~然后标记状态
    public void stop() {
        if (this.runningState != State.RUNNING && this.runningState != State.SUSPENDED) {
            throw new IllegalStateException("Stopwatch is not running. ");
        }
        if (this.runningState == State.RUNNING) {
            this.stopTime = System.nanoTime();
        }
        this.runningState = State.STOPPED;
    }

    // 状态变为非开始状态...
    public void reset() {
        this.runningState = State.UNSTARTED;
        this.splitState = SplitState.UNSPLIT;
    }

    // 暂停：stopTime 也给了一个值
    public void suspend() {
        if (this.runningState != State.RUNNING) {
            throw new IllegalStateException("Stopwatch must be running to suspend. ");
        }
        this.stopTime = System.nanoTime();
        this.runningState = State.SUSPENDED;
    }

    // 这两个方法是获取差值的
    public long getTime() {
        return getNanoTime() / NANO_2_MILLIS;
    }
    // @since 3.5
    public long getTime(final TimeUnit timeUnit) {
        return timeUnit.convert(getNanoTime(), TimeUnit.NANOSECONDS);
    }

    // @since 2.4 老API  这叫获取启动的时间（啥时候启动的）
    public long getStartTime() {
        if (this.runningState == State.UNSTARTED) {
            throw new IllegalStateException("Stopwatch has not been started");
        }
        // System.nanoTime is for elapsed time
        return this.startTimeMillis;
    }
}

可以看到原理是很简单的，无非就是包装了暂停、回复、split等功能嘛

使用细节
getTime和getSplitTime有啥区别呢？
为了说明问题，此处我们看看getNanoTime()和getSplitNanoTime()亦可：

    public long getNanoTime() {
        if (this.runningState == State.STOPPED || this.runningState == State.SUSPENDED) {
            return this.stopTime - this.startTime;
        } else if (this.runningState == State.UNSTARTED) {
            return 0;
        } else if (this.runningState == State.RUNNING) {
            return System.nanoTime() - this.startTime;
        }
        throw new RuntimeException("Illegal running state has occurred.");
    }

     public long getSplitNanoTime() {
        if (this.splitState != SplitState.SPLIT) {
            throw new IllegalStateException("Stopwatch must be split to get the split time. ");
        }
        return this.stopTime - this.startTime;
    }

我们发现：

调用getSplit...相关方法前，必须先调用Split方法
spilit()方法源码如下：

    public void split() {
        if (this.runningState != State.RUNNING) {
            throw new IllegalStateException("Stopwatch is not running. ");
        }
        this.stopTime = System.nanoTime();
        this.splitState = SplitState.SPLIT;
    }

在调用split方法后，watch的状态改为了SPLIT。且，且，且stopTime 设置为了当前时间。因此此处我们的stopTime停止了，这个时候调用getSplitNanoTime()，返回的是start到split那时的时间差值。因此用此方法可以插入先停止stopTime()（有点插队的赶脚），最后再输出（先插好队，最后在输出）~

而getTime()就是拿当前的时间戳，减去startTime，一般不涉及到stopTime的值，因此splitTime处理计算时间显然更加的灵活，但是，一般我们使用getTime()就足够了

Spring的StopWatch
Spring提供的这个任务监视器，我还是蛮喜欢使用的，因为一个它能够帮我同事监控多个任务，使用起来也很方便。先看一个简单的使用案例：

注意：一个监视器能够记录多个任务的执行时间这个特点非常重要哦~
比如：我们可以记录多段代码耗时时间，然后一次性打印~

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 强烈每一个秒表都给一个id，这样查看日志起来能够更加的精确
        // 至于Id 我觉得给UUID是可行的~
        StopWatch sw = new StopWatch(UUID.randomUUID().toString());

        sw.start("起床");
        Thread.sleep(1000);
        System.out.println("当前任务名称：" + sw.currentTaskName());
        sw.stop();

        sw.start("洗漱");
        Thread.sleep(2000);
        System.out.println("当前任务名称：" + sw.currentTaskName());
        sw.stop();

        sw.start("锁门");
        Thread.sleep(500);
        System.out.println("当前任务名称：" + sw.currentTaskName());
        sw.stop();

        System.out.println(sw.prettyPrint()); // 这个方法打印在我们记录日志时是非常友好的  还有百分比的分析哦
        System.out.println(sw.shortSummary());
        System.out.println(sw.currentTaskName()); // stop后它的值为null


        // 最后一个任务的相关信息
        System.out.println(sw.getLastTaskName());
        System.out.println(sw.getLastTaskInfo());

        // 任务总的耗时  如果你想获取到每个任务详情（包括它的任务名、耗时等等）可使用
        System.out.println("所有任务总耗时：" + sw.getTotalTimeMillis());
        System.out.println("任务总数：" + sw.getTaskCount());
        System.out.println("所有任务详情：" + sw.getTaskInfo()); // 拿到所有的任务
    }

打印：

当前任务名称：起床
当前任务名称：洗漱
当前任务名称：锁门
StopWatch 'd6ba9412-d551-4ba7-8b0e-1b7ccb42855d': running time (millis) = 3504
-----------------------------------------
ms     %     Task name
-----------------------------------------
01001  029%  起床
02000  057%  洗漱
00503  014%  锁门

StopWatch 'd6ba9412-d551-4ba7-8b0e-1b7ccb42855d': running time (millis) = 3504
null
锁门
org.springframework.util.StopWatch$TaskInfo@2d554825
所有任务总耗时：3504
任务总数：3
所有任务详情：[Lorg.springframework.util.StopWatch$TaskInfo;@68837a77

我个人偏爱使用Spring提供的这个监视器，是因为它提供的prettyPrint()打印在日志里进行分析可以非常的直观，并且我觉得提供的多任务支持也更加实用一点，当然仅仅个人偏好而已~
 

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