Question

我的代码：

import java.math.BigDecimal;
public class ScienceFair {

private static long NewtonMethod()
{
    BigDecimal TWO = new BigDecimal(2);
    BigDecimal SQRT_TWO = new BigDecimal("1.4142135623730950488016887242096980785696718753769480731766797379907324784621070388503875343276415727");
    BigDecimal TOLERANCE = BigDecimal.ONE.scaleByPowerOfTen(-100);

    long start = System.nanoTime();

    BigDecimal a = new BigDecimal(1);

    while(a.subtract(SQRT_TWO).abs().compareTo(TOLERANCE) >= 0) {
        a = a.add(TWO.divide(a, 100, BigDecimal.ROUND_HALF_UP)).divide(TWO);
    }

    return System.nanoTime() - start;
}

private static long MidpointMethod()
{
    BigDecimal TWO = new BigDecimal(2);
    BigDecimal SQRT_TWO = new BigDecimal("1.4142135623730950488016887242096980785696718753769480731766797379907324784621070388503875343276415727");
    BigDecimal TOLERANCE = BigDecimal.ONE.scaleByPowerOfTen(-100);

    long start = System.nanoTime();

    BigDecimal a = new BigDecimal(1);
    BigDecimal b = new BigDecimal(2);
    while(a.add(b).divide(TWO).subtract(SQRT_TWO).abs().compareTo(TOLERANCE) >= 0) {
        if(a.multiply(a).subtract(TWO).abs().compareTo(b.multiply(b).subtract(TWO).abs()) == 1)
        {
            a = a.add(b).divide(TWO);
        }
        else
        {
            b = a.add(b).divide(TWO);
        }
    }
    return System.nanoTime() - start;
}
private static long SecantMethod()
{
    BigDecimal TWO = new BigDecimal(2);
    BigDecimal SQRT_TWO = new BigDecimal("1.4142135623730950488016887242096980785696718753769480731766797379907324784621070388503875343276415727");
    BigDecimal TOLERANCE = BigDecimal.ONE.scaleByPowerOfTen(-100);

    long start = System.nanoTime();

    BigDecimal a = new BigDecimal(1);
    BigDecimal b = new BigDecimal(2);
    BigDecimal b_old = new BigDecimal(2);
    while(a.add(b).divide(TWO).subtract(SQRT_TWO).abs().compareTo(TOLERANCE) >= 0) {
        b_old = b;
        b = a.multiply(b).add(TWO).divide(a.add(b), 100, BigDecimal.ROUND_HALF_UP);
        a = b_old;
    }

    return System.nanoTime() - start;
}

public static void main(String[] args) {
    double a = 0;
    int trials = 100;
    for(int i=1; i<= trials; i++)
    {
        a += (NewtonMethod() / 10e6);
    }
    System.out.printf("Newton's Method: %f\n", a/trials);
    a = 0;
    for(int i=1; i<= trials; i++)
    {
        a += (MidpointMethod() / 10e6);
    }
    System.out.printf("Midpoint Method: %f\n", a/trials);
    a = 0;
    for(int i=1; i<= trials; i++)
    {
        a += (SecantMethod() / 10e6);
    }
    System.out.printf("Secant Method: %f\n", a/trials);
}
}

旨在运行牛顿方法，中点方法和正割方法，以查找近似2到100个小数位的平方根所需的时间。

它每个都运行100次试验，并将它们平均输出所用的毫秒数。

中点法总是大约1.5秒。然而，Newton方法和Secant方法变化很大，范围从0.08到0.14秒（大约两倍）。为什么会这样？

编辑：这是我现在尝试的（仅适用于NewtonMethod）

public class ScienceFairTwo {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Runnable NewtonMethod = new Runnable()          
 {
        public void run()
        {
                BigDecimal TWO = new BigDecimal(2);
                BigDecimal SQRT_TWO = new BigDecimal("1.4142135623730950488016887242096980785696718753769480731766797379907324784621070388503875343276415727");
                BigDecimal TOLERANCE = BigDecimal.ONE.scaleByPowerOfTen(-100);

                long start = System.nanoTime();
                BigDecimal a = new BigDecimal(1);

                while(a.subtract(SQRT_TWO).abs().compareTo(TOLERANCE) >= 0) {
                    a = a.add(TWO.divide(a, 100, BigDecimal.ROUND_HALF_UP)).divide(TWO);
                }
        }
    };
        System.out.println("Newton's Method: " + new Benchmark(NewtonMethod));
}
}

Answer 1

通常，对Java代码进行基准测试很困难。您的简单基准测试不够可靠。

我可以看到你的方法有三个问题（可能会有更多）：

你不是让JVM“热身”。当相同的代码运行多次时，JVM开始优化。例如内联和JIT开始启动。
在您的时间测量期间，GC可以打开。它可能会严重破坏结果。
JVM仅在首次使用时才加载类。因此，使用java.math.BigDecimal的第一种方法是不吉利的，因为它浪费了将该类加载到内存中的时间。其他方法没有这种惩罚 - BigDecimal已经加载。

我建议你做两件事：

阅读这篇精彩的文章：Robust Java benchmarking。
使用可靠的Java基准测试框架 - Caliper。它会自动生成在线显示的精美报告 - an example引用此question。

（当你正确地做基准测试时 - 在评论中发布一个链接。我想看看你的方法是如何表现的）

为什么某些功能的执行时间变化很大？

1 个答案: