BigInteger中的乘法时间

Question

我的迷你基准：

import java.math.*;
import java.util.*;
import java.io.*;
public class c
{
    static Random rnd = new Random();
    public static String addDigits(String a, int n)
    {
        if(a==null) return null;
        if(n<=0) return a;
        for(int i=0; i<n; i++)
            a+=rnd.nextInt(10);
        return a;
    }
    public static void main(String[] args) throws IOException
    {
        int n = 10000; \\number of iterations
        int k = 10;    \\number of digits added at each iteration

        BigInteger a;
        BigInteger b;

        String as = "";
        String bs = "";
        as += rnd.nextInt(9)+1;
        bs += rnd.nextInt(9)+1;
        a = new BigInteger(as);
        b = new BigInteger(bs);
        FileWriter fw = new FileWriter("c.txt");
        long t1 = System.nanoTime();
        a.multiply(b);
        long t2 = System.nanoTime();
        //fw.write("1,"+(t2-t1)+"\n");
        if(k>0) {
            as = addDigits(as, k-1);
            bs = addDigits(as, k-1);
        }
        for(int i=0; i<n; i++)
        {
            a = new BigInteger(as);
            b = new BigInteger(bs);
            t1 = System.nanoTime();
            a.multiply(b);
            t2 = System.nanoTime();
            fw.write(((i+1)*k)+","+(t2-t1)+"\n");
            if(i < n-1)
            {
                as = addDigits(as, k);
                bs = addDigits(as, k);
            }
            System.out.println((i+1)*k);
        }       

        fw.close();
    }
}

测量n位BigInteger的乘法时间

结果：

你可以很容易地看到趋势，但为什么有超过50000位的噪音？ 这是因为垃圾收集器还是有其他东西会影响我的结果？ 执行测试时，没有其他应用程序在运行。

测试结果只有奇数位。测试时间较短（n = 1000，k = 100）

奇数位（n = 10000，k = 10）

正如你所看到的，在65000到70000之间有一个巨大的噪音。我想知道为什么......

奇数位（n = 10000，k = 10），每1000次迭代System.gc() 结果噪音在50000-70000之间

Answer 1

我也怀疑这是一个JVM预热效果。不是涉及类加载或JIT编译器的预热，而是堆的预热。

在整个基准测试周围放置一个（java）循环，并运行它多次。 （如果这给你的图表与以前相同......你会有证据这不是一个预热效果。目前你没有任何经验证据。）

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另一种可能性是噪音是由您的基准测试与操作系统和/或机器上运行的其他内容的交互引起的。

• 您正在将计时数据写入无缓冲的流。这意味着很多系统调用，以及（可能）许多细粒度的光盘写入。
• 您正在向nanoTime()拨打大量电话，可能会引入噪音。
• 如果您的计算机上正在运行其他内容（例如，您正在进行网络浏览），则会降低您的基准测试速度并引入噪音。
• 可能存在对物理内存的争夺......如果你的机器上运行了太多内存，那就是RAM。

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最后，一定量的噪音是不可避免的，因为每个multiply调用都会产生垃圾，垃圾收集器需要处理它。

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最后，最后，如果你手动运行垃圾收集器（或增加堆大小）到＆＃34;平滑＆＃34;数据点，你实际在做的是隐瞒multiply电话的费用之一。生成的图表看起来不错，但这是误导性的：

• 噪音反映了现实生活中会发生什么。
• multiply的真实成本实际上包括运行GC以处理呼叫产生的垃圾的摊销成本。

要获得反映BigInteger在现实生活中的行为方式的测量，您需要多次运行测试，计算平均时间并将曲线拟合到平均数据点。

请记住，游戏的真正目的是获得科学有效的结果......而不是平滑的曲线。

Answer 2

如果你做一个微基准测试，你必须'＃34;热身＆＃34; JVM首先让JIT优化代码，然后就可以测量性能。否则，您正在测量JIT完成的工作，并且可以在每次运行时更改结果。

＆＃34;噪音＆＃34;可能是因为超出了CPU的缓存并且性能开始下降。