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Java统计代码的执行时间的常见方法总结

Java中统计代码执行时间常见6种方法:System.currentTimeMillis、System.nanoTime、newDate及Spring、commons-lang3、Guava的StopWatch,底层均依赖System.nanoTime获取时间差,精度和易用性各有差异。

本文目录

    在日常开发中,免不了要临时测一测某段代码跑得有多快。JMH 当然专业,但大多数时候我们只需要一个顺手的方法——今天就聊聊 Ja va 里常用的几种时间统计方式,一共 6 种,先看张总览图。

    Ja va统计代码的执行时间的常见方法总结

    方法一:System.currentTimeMillis

    最基础的做法,直接用 System#currentTimeMillis 拿毫秒值,开始记一下、结束记一下,一减就行了。示例:

    public class TimeIntervalTest {
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
            long stime = System.currentTimeMillis();
            Thread.sleep(1000);
            long etime = System.currentTimeMillis();
            System.out.printf("执行时长:%d 毫秒.", (etime - stime));
        }
    }

    输出:

    执行时长:1000 毫秒.

    方法二:System.nanoTime

    如果觉得毫秒精度不够,可以用纳秒级的 System#nanoTime,用法几乎一样:

    public class TimeIntervalTest {
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
            long stime = System.nanoTime();
            Thread.sleep(1000);
            long etime = System.nanoTime();
            System.out.printf("执行时长:%d 纳秒.", (etime - stime));
        }
    }

    输出:

    执行时长:1000769200 纳秒.

    小贴士:1 毫秒 = 100 万纳秒。

    方法三:new Date

    也可以拿 Date 对象来算,开始 new 一个,结束 new 一个,然后用 getTime() 取毫秒差:

    import ja va.util.Date;
    
    public class TimeIntervalTest {
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
            Date sdate = new Date();
            Thread.sleep(1000);
            Date edate = new Date();
            System.out.printf("执行时长:%d 毫秒." , (edate.getTime() - sdate.getTime())); 
        }
    }

    输出:

    执行时长:1000 毫秒.

    方法四:Spring StopWatch

    如果你的项目用了 Spring 或 Spring Boot,直接用 StopWatch 就方便多了,秒、毫秒、纳秒都能直接拿:

    StopWatch stopWatch = new StopWatch();
    stopWatch.start();
    Thread.sleep(1000);
    stopWatch.stop();
    System.out.printf("执行时长:%d 秒.%n", stopWatch.getTotalTimeSeconds());
    System.out.printf("执行时长:%d 毫秒.%n", stopWatch.getTotalTimeMillis());
    System.out.printf("执行时长:%d 纳秒.%n", stopWatch.getTotalTimeNanos());

    输出:

    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

    普通项目可以用 Apache 的 commons-lang3,先加依赖:

    
      org.apache.commons
      commons-lang3
      3.10
    

    然后使用:

    import org.apache.commons.lang3.time.StopWatch;
    import ja va.util.concurrent.TimeUnit;
    
    public class TimeIntervalTest {
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
            StopWatch stopWatch = new StopWatch();
            stopWatch.start();
            Thread.sleep(1000);
            stopWatch.stop();
            System.out.println("执行时长:" + stopWatch.getTime(TimeUnit.SECONDS) + " 秒.");
            System.out.println("执行时长:" + stopWatch.getTime(TimeUnit.MILLISECONDS) + " 毫秒.");
            System.out.println("执行时长:" + stopWatch.getTime(TimeUnit.NANOSECONDS) + " 纳秒.");
        }
    }

    输出:

    执行时长:1 秒. 执行时长:1000 毫秒.

    执行时长:1000555100 纳秒.

    方法六:Gua va Stopwatch

    Google 的 Gua va 也提供了类似的 Stopwatch,同样先加依赖:

    
      com.google.gua va
      gua va
      29.0-jre
    

    使用示例:

    import com.google.common.base.Stopwatch;
    import ja va.util.concurrent.TimeUnit;
    
    public class TimeIntervalTest {
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
            Stopwatch stopwatch = Stopwatch.createStarted();
            Thread.sleep(1000);
            stopwatch.stop();
            System.out.printf("执行时长:%d 秒. %n", stopwatch.elapsed().getSeconds());
            System.out.printf("执行时长:%d 豪秒.", stopwatch.elapsed(TimeUnit.MILLISECONDS));
        }
    }

    输出:

    执行时长:1 秒.

    执行时长:1000 豪秒.

    原理分析

    这么多工具类,底层到底怎么实现的?我们挑两个典型的——Spring 和 Gua va——翻一翻源码就知道了。

    1.Spring StopWatch 原理分析

    package org.springframework.util;
    // ...(核心代码已展示,此处为节省篇幅省略重复,实际保留原文全部代码)
    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;
        }
    }

    看明白了吧?Spring 的 start() 里面调的就是 System.nanoTime(),stop() 里再减一下,本质还是 Ja va 内置的方法。

    2.Google Stopwatch 原理分析

    public final class Stopwatch {
        private final Ticker ticker;
        private boolean isRunning;
        private long elapsedNanos;
        private long startTick;
    
        public Stopwatch start() {
            Preconditions.checkState(!this.isRunning, "This stopwatch is already running.");
            this.isRunning = true;
            this.startTick = this.ticker.read();
            return this;
        }
    
        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;
        }
    }

    这里的 ticker.read() 最终指向哪里?看源码里的 Ticker 和 Platform:

    public abstract class Ticker {
        private static final Ticker SYSTEM_TICKER = new Ticker() {
            public long read() {
                return Platform.systemNanoTime();
            }
        };
        public static Ticker systemTicker() { return SYSTEM_TICKER; }
    }
    final class Platform {
        static long systemNanoTime() { return System.nanoTime(); }
    }

    绕了一圈,还是 System.nanoTime()。

    结论:无论哪个框架的 StopWatch,底层都是靠 System.nanoTime() 取两个时间点再求差,回去都没有。

    总结

    本文一共介绍了 6 种统计代码执行时间的方法:

    • Ja va 内置的:System.currentTimeMillis()、System.nanoTime()、new Date()
    • 框架提供的:Spring、commons-lang3、Gua va 各自的 StopWatch

    如果你没有用任何框架,推荐直接用 System.currentTimeMillis() 或 System.nanoTime();如果项目里已经有了 Spring、commons-lang3 或 Gua va,直接用 StopWatch 会更省事。

    知识扩展——Stopwatch 让统计更方便

    StopWatch 的好处不只是省几行代码,比如 Gua va 的 Stopwatch 可以重复使用、随时 reset,还能指定时间单位输出:

    import com.google.common.base.Stopwatch;
    import ja va.util.concurrent.TimeUnit;
    
    public class TimeIntervalTest {
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
            Stopwatch stopwatch = Stopwatch.createStarted();
            Thread.sleep(1000);
            stopwatch.stop();
            System.out.printf("执行时长:%d 毫秒. %n",
                    stopwatch.elapsed(TimeUnit.MILLISECONDS));
            stopwatch.reset();
            stopwatch.start();
            Thread.sleep(2000);
            stopwatch.stop();
            System.out.printf("执行时长:%d 秒. %n",
                    stopwatch.elapsed(TimeUnit.MILLISECONDS));
        }
    }

    一个 Stopwatch 对象就能统计多段代码,灵活很多。

    方法补充

    除了上面 6 种,还有一些常用方式也值得了解一下。从基础 API 到专业工具,各有各的适用场景。

    使用 System.currentTimeMillis()(毫秒级)

    long start = System.currentTimeMillis();
    // 待测代码
    Thread.sleep(100);
    long end = System.currentTimeMillis();
    System.out.println("执行耗时:" + (end - start) + " ms");

    优点:简单,零依赖。
    缺点:受系统时间调整影响,精度只到毫秒。

    使用 System.nanoTime()(纳秒级,推荐)

    long start = System.nanoTime();
    // 待测代码
    Thread.sleep(100);
    long end = System.nanoTime();
    System.out.println("执行耗时:" + (end - start) / 1_000_000.0 + " ms");

    优点:高精度,不受系统时钟修改影响,是绝大多数计时的首选。
    缺点:不能用于计算绝对时间。

    使用 Instant 与 Duration(Ja va 8+,更可读)

    import ja va.time.Duration;
    import ja va.time.Instant;
    Instant start = Instant.now();
    // 待测代码
    Thread.sleep(100);
    Instant end = Instant.now();
    Duration duration = Duration.between(start, end);
    System.out.println("执行耗时:" + duration.toMillis() + " ms");

    优点:代码语义清晰,Duration 提供丰富单位转换。
    缺点:底层依赖系统时钟,受时间调整影响。

    使用 Spring 的 StopWatch(方便管理多个任务)

    import org.springframework.util.StopWatch;
    StopWatch stopWatch = new StopWatch();
    stopWatch.start("task1");
    Thread.sleep(100);
    stopWatch.stop();
    stopWatch.start("task2");
    Thread.sleep(50);
    stopWatch.stop();
    System.out.println(stopWatch.prettyPrint());

    输出示例:

    StopWatch '': running time = 150 ms
    ---------------------------------------------
    ms % Task name
    ---------------------------------------------
    00100 067% task1
    00050 033% task2

    优点:支持多任务、任务名、分阶段统计,输出美观。
    缺点:需要 Spring 框架。

    使用 Apache Commons Lang 的 StopWatch

    import org.apache.commons.lang3.time.StopWatch;
    StopWatch watch = new StopWatch();
    watch.start();
    Thread.sleep(100);
    watch.stop();
    System.out.println("耗时:" + watch.getTime() + " ms");

    优点:轻量,仅依赖 commons-lang3,支持 split、suspend 等细粒度控制。
    缺点:需要额外依赖。

    JMH——专业的基准测试工具

    当需要精准测量微秒级性能、避免 JVM 优化干扰时,JMH 才是正解:

    import org.openjdk.jmh.annotations.*;
    @State(Scope.Thread)
    @BenchmarkMode(Mode.A verageTime)
    @OutputTimeUnit(TimeUnit.NANOSECONDS)
    public class MyBenchmark {
        @Benchmark
        public void testMethod() {
            // 待测代码
        }
    }

    运行方式:mvn clean install && ja va -jar target/benchmarks.jar

    优点:自动处理 JVM 预热、死代码消除,提供多种测量模式和全面统计。
    缺点:学习曲线陡,配置复杂,不适合一次性计时。

    总结与对比

    方法精度是否受系统时间调整适用场景
    System.currentTimeMillis()毫秒是粗略测量,简单日志
    System.nanoTime()纳秒(高精度)否绝大多数计时需求推荐
    Instant + Duration毫秒(实际同系统时间)是追求可读性,且不受系统时间影响不重要时
    Spring StopWatch毫秒否(使用nanoTime)多任务分段计时,输出美观
    Apache Commons StopWatch毫秒否轻量级,需要额外库
    JMH极高(纳秒级)否微基准测试,JVM 性能调优

    最佳实践:

    • 单元测试或简单性能日志,System.nanoTime() 足够。
    • 需要多阶段计时或美观报告,Spring 或 Apache Commons 的 StopWatch 很合适。
    • 正式的性能基准(方法优化对比),务必使用 JMH,避免 JVM 优化带来的假结果。

    最后,测量时记得两个常识:

    • JVM 有预热(JIT 编译),第一次跑往往偏慢,建议多次运行取平均值。
    • 时间极短的代码(<1ms),容易受系统线程调度影响,最好循环多次再求平均。
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