数组访问Java性能测试程序

测试简介

测试代码如下所示，通过三层循环做了100亿次操作。操作的核心语句是：r += data[(i + j * k) % data.length]; 这里引用了三个循环控制变量，以保证编译器不进行优化（注：如果每次循环一样，编译器可能将其中一次循环的结果保存，从而大大加快循环速度）。

public class CPUSpeedTest {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		long r = 0;
		long t1 = System.currentTimeMillis();
		int[] data = new int[1000];
		for(int i = 0; i < data.length; i++)
			data[i] = i;
		
		for (int i = 0; i < 100; i++) {
			for (int j = 0; j < 10000; j++) {
				for (int k = 0; k < 10000; k++) {
					r += data[(i + j * k) % data.length];
				}
			}
		}
		long t2 = System.currentTimeMillis();
		System.out.println("r = " + r + ", time(ms) = " + (t2 - t1));
	}
}

运行结果

运行环境为 i5 9600K+32G DDR4 2666，以下为结果。

D:\Java>java CPUSpeedTest
r = 4984020000000, time(ms) = 20803

D:\Java>java CPUSpeedTest
r = 4984020000000, time(ms) = 20903

D:\Java>java CPUSpeedTest
r = 4984020000000, time(ms) = 20884

结果分析

平均时间约20.86秒。

仅考虑k层的每次运算就有以下内容：

• 整型乘法x1: i * j
• 整型加法x2: k++ 和 i + (j*k)
• 浮点加法x1: r += data[(i + j * k) % data.length]
• 求余操作x1: data[(i + j * k) % data.length]
• 数组访问x1: data[(i + j * k) % data.length]
• 逻辑判断x1：k < 10000

由于 i 层数量是100， j 层的操作量是1001000 都远小于 k 层，所以忽略不计。因此，总共有约有6100亿次数据操作。10亿次操作用时20.86秒，相当于每秒完成4.79亿次循环运算。根据另外一个测试，不加数组访问的性能是当前的一倍，可以得到一次数据访问，约相当于6次计算或逻辑判断操作。所以每秒可以进行的数组访问次数约为6亿次。