并发性能测试程序编写

一般要测试软件或者库的性能，需要在多线程条件下进行。本文提供一种编写多线程性能测试的模板，方便大家参考和使用。本文以AES加密和解密为例，并指出Cipher的获取在程序中的不同位置会对程序性能造成的影响。程序代码如下：package com.lazycat.secure.aes; import java.nio.charset.Charset;import java.security.NoSuchAlgorithmException;import java.util.concurrent.CountDownLatch;import java.util.concurrent.ExecutorService;import java.util.concurrent.Executors; import javax.crypto.Cipher;import javax.crypto.NoSuchPaddingException;import javax.crypto.spec.SecretKeySpec; public class AESCoder { public static int count = 1000000; public static CountDownLatch latch =new CountDownLatch(count); public static void main(String[] args)throws Exception { ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(200); final byte[] payload = "{\"msg\":{\"content\":{\"text\":\"JJH\",\"tplId\":0},\"from\":{\"name\":\"10000213\",\"id\":1,\"type\":0},\"to\":{\"name\":\"10095812\",\"id\":10000213,\"type\":0},\"time\":0,\"txid\":0,\"subtype\":1},\"type\":\"chat\"}".getBytes(Charset.forName("utf-8")); final String secureKey ="BBmFdTFVgAjgHNwRkWWRcOFFiBzAANFU9DmMAP1JpBmc."; long start = System.currentTimeMillis(); for(int i = 0 ; i <count ; i++){ pool.execute(new Runnable() { public void run() { AESCoder coder = new AESCoder(); byte[] enret =null; try { enret = coder.encrypt(payload,secureKey); byte[] deret = coder.decrypt(enret, secureKey); System.out.println(new String(deret,"utf-8")); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } latch.countDown(); } }); } latch.await(); System.out.println(System.currentTimeMillis() - start); pool.shutdown(); } private byte[] encrypt(byte[] payload,String securekey)throws Exception{ byte[] enCodeFormat = securekey.substring(0, 16).getBytes(); SecretKeySpec key = newSecretKeySpec(enCodeFormat,"AES"); Cipher cipher = CliperInstance.getInstance();//创建密码器 //Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding"); cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);//初始化 byte[] result = cipher.doFinal(payload); return result; } public byte[] decrypt(byte[] buffer,StringsecureKey)throws Exception{ byte[] enCodeFormat = secureKey.substring(0,16).getBytes(); SecretKeySpec key = newSecretKeySpec(enCodeFormat,"AES"); //Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding");//创建密码器 Cipher cipher = CliperInstance.getInstance(); cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);//初始化 byte[] result = cipher.doFinal(buffer); return result; } } class CliperInstance { private static ThreadLocal<Cipher> cipherTL =new ThreadLocal<Cipher>(){ @Override protected Cipher initialValue() { try { return Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding"); }catch(Exception e){ return null; } } }; public static CiphergetInstance() throws NoSuchAlgorithmException, NoSuchPaddingException{ returncipherTL.get(); }}
上述代码中有两个方法，分别是encrypt和decryption，分别表示加密和解密。为了简单，可以被多个线程共用，因此将CountDownLatch定义为static。在main函数中，创建了固定大小的线程池（200个线程，这个可以根据需要进行调整）和用于加密的payload和秘钥secureKey。Start用于记录开始时间，通过最后的System.currentTimeMillis()-start即可获得程序的运行时间。在for循环中，并发执行了count（10W）次payload的加密和解密，每个线程在执行完一个任务后会调用latch.countDown()，而主程序在循环后使用latch.await()，等待所有线程执行结束后，统计执行时间，输出消耗时间，最后关闭线程池。 一般在做对比或者寻找瓶颈时，才会使用性能测试，下面给出一个性能对比的例子。在前面的代码中，无论是encrypt，还是decrypt，都有如下内容： Cipher cipher = CliperInstance.getInstance();//创建密码器 //Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding");现在我们要对比每次加密和解密都执行Cipher.getInstance方法和对每一个线程自己都维护一个Cipher实例的性能差别。（我们都知道，Ciper.getInstance的调用时很耗时的）。使用Ciphercipher = CliperInstance.getInstance(); 时，执行100W次加密和解密，大约使用11.2s，而使用Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding"); 大约需要39.6s，因此在进行加密、解密、签名等算法时，最好每个线程维护一个加密、解密或者签名的实例（这些实例是不能再多线程间共享的，如上例所示，调用init和doFinal必须在一个线程内完成，如果全局共享同一个实例，A调用init，B也调用了init，当A调用doFinal时，此时实例内的数据已经不是A的了，会出现异常）。
顺便说一下，如果要求每个线程有自己的实例的情况下（如上面的加密和解密等），那么就可以使用ThreadLocal，在使用ThreadLocal时，重写内部的initialValue 方法，每次调用ThreadLocal的get方法时，ThreadLocal实例先到自己的Map中寻找有没有当前线程对应的Instance，如果存在，将Instance返回，如果不存在，调用initialValue去创建一个Instance，并将新Instance放到Map中后，返回。详情参看JDK文档。 需要注意的是，CliperInstance 没必要非点单写成一个类，这里是为了让代码更容易懂。