前言
上一节介绍了 https://github.com/houbb/junitperf 的入门使用。
这一节我们从源码的角度，剖析一下其实现方式。
Junit Rules
junit4 小伙伴们肯定不陌生，那么 junit rules 你听过说过吗？
要想基于 junit4 实现一个性能测试框架，最核心的一点在于理解 Junit Rules。
官方文档：https://github.com/junit-team/junit4/wiki/Rules
Rules 作用
规则允许非常灵活地添加或重新定义测试类中每个测试方法的行为。
测试人员可以重用或扩展下面提供的规则之一，或者编写自己的规则。
自定义规则
ps: 下面的内容来自官方的例子。
大多数自定义规则可以作为 ExternalResource 规则的扩展来实现。
但是，如果您需要有关所讨论的测试类或方法的更多信息，则需要实现 TestRule 接口。
import org.junit.rules.TestRule;
import org.junit.runner.Description;
import org.junit.runners.model.Statement;
public class IdentityRule implements TestRule {
@Override
public Statement apply(final Statement base, final Description description) {
return base;
}
}
当然，实现 TestRule 的强大功能来自使用自定义构造函数的组合、向类添加方法以用于测试，以及将提供的 Statement 包装在新的 Statement 中。
例如，考虑以下为每个测试提供命名记录器的测试规则：
package org.example.junit;
import java.util.logging.Logger;
import org.junit.rules.TestRule;
import org.junit.runner.Description;
import org.junit.runners.model.Statement;
public class TestLogger implements TestRule {
private Logger logger;
public Logger getLogger() {
return this.logger;
}
@Override
public Statement apply(final Statement base, final Description description) {
return new Statement() {
@Override
public void evaluate() throws Throwable {
logger = Logger.getLogger(description.getTestClass().getName() + '.' + description.getDisplayName());
base.evaluate();
}
};
}
}
然后这个规则就可以按照下面的方式使用：
import java.util.logging.Logger;
import org.example.junit.TestLogger;
import org.junit.Rule;
import org.junit.Test;
public class MyLoggerTest {
@Rule
public final TestLogger logger = new TestLogger();
@Test
public void checkOutMyLogger() {
final Logger log = logger.getLogger();
log.warn("Your test is showing!");
}
}
定义和使用
看了上面的例子，我们发现 junit4 中的自定义规则还是比较简单的。
定义方式：实现 TestRule 接口
使用方式；使用 @Rule 放在创建的内部属性上。
是不是很简单呢？
好了你已经学会 1+1=2 了，下面让我们来学习一下泰勒展开吧。
性能测试算法流程
如何统计一个方法的执行耗时呢？
相信你一定不会陌生，只需要在方法执行开始前和结束后各统计一个时间，然后差值就是耗时。
如何模拟多个线程调用呢？
使用 java 多线程执行进行模拟即可。
如何生成报告文件呢？
把上述统计的各个维度数据，结合生成对应的 html 等文件即可。
我们将要做的事情，就是把上面的点综合起来，然后结合 Junit4 Rules 实现即可。
听起来也不难不是吗？
下面，让我们来一起看一看实现源码吧。
Rule 的入门
入门例子
我们首先看一个 junit4 的入门例子：
public class HelloWorldTest {
@Rule
public JunitPerfRule junitPerfRule = new JunitPerfRule();
/**
* 单一线程，执行 1000ms，默认以 html 输出测试结果
* @throws InterruptedException if any
*/
@Test
@JunitPerfConfig(duration = 1000)
public void helloWorldTest() throws InterruptedException {
System.out.println("hello world");
Thread.sleep(20);
}
}
JunitPerfRule 就是我们前面提及的自定义规则。
JunitPerfRule
实现如下：
public class JunitPerfRule implements TestRule {
//region private fields
// 省略内部变量
//endregion
@Override
public Statement apply(Statement statement, Description description) {
Statement activeStatement = statement;
JunitPerfConfig junitPerfConfig = description.getAnnotation(JunitPerfConfig.class);
JunitPerfRequire junitPerfRequire = description.getAnnotation(JunitPerfRequire.class);
if (ObjectUtil.isNotNull(junitPerfConfig)) {
// Group test contexts by test class
ACTIVE_CONTEXTS.putIfAbsent(description.getTestClass(), new HashSet<EvaluationContext>());
EvaluationContext evaluationContext = new EvaluationContext(description.getMethodName(), DateUtil.getSimpleDateStr());
evaluationContext.loadConfig(junitPerfConfig);
evaluationContext.loadRequire(junitPerfRequire);
ACTIVE_CONTEXTS.get(description.getTestClass()).add(evaluationContext);
activeStatement = new PerformanceEvaluationStatement(evaluationContext,
statement,
statisticsCalculator,
reporterSet,
ACTIVE_CONTEXTS.get(description.getTestClass()),
description.getTestClass()
);
}
return activeStatement;
}
}
主要流程就是执行方法的时候，首先获取方法上的 @JunitPerfConfig 和 @JunitPerfRequire 注解信息，然后进行对应的执行统计。
Statement
Statement 是 junit4 中执行最核心的一个对象。
可以发现，这里根据注解信息，对这个实现重写为 PerformanceEvaluationStatement。
PerformanceEvaluationStatement 的核心实现如下：
/**
* 性能测试 statement
* @author 老马啸西风
* @see com.github.houbb.junitperf.core.rule.JunitPerfRule 用于此规则
*/
public class PerformanceEvaluationStatement extends Statement {
// 省略内部变量
@Override
public void evaluate() throws Throwable {
List<PerformanceEvaluationTask> taskList = new LinkedList<>();
try {
EvaluationConfig evaluationConfig = evaluationContext.getEvaluationConfig();
// 根据注解配置，创建对应的执行线程数
for(int i = 0; i < evaluationConfig.getConfigThreads(); i++) {
// 初始化执行任务
PerformanceEvaluationTask task = new PerformanceEvaluationTask(evaluationConfig.getConfigWarmUp(),
statement, statisticsCalculator);
Thread t = FACTORY.newThread(task);
taskList.add(task);
// 子线程执行任务
t.start();
}
//主线程沉睡等待
Thread.sleep(evaluationConfig.getConfigDuration());
} finally {
//具体详情，当执行打断时，被打断的任务可能已经开始执行(尚未执行完)，会出现主线程往下走，被打断的线程也在继续走的情况
for(PerformanceEvaluationTask task : taskList) {
task.setContinue(false); //终止执行的任务
}
}
// 更新统计信息
evaluationContext.setStatisticsCalculator(statisticsCalculator);
evaluationContext.runValidation();
generateReportor();
}
/**
* 报告生成
*/
private synchronized void generateReportor() {
for(Reporter reporter : reporterSet) {
reporter.report(testClass, evaluationContextSet);
}
}
}
这里是最核心的实现部分，主流程如下：
（1）根据配置，创建对应的任务子线程
（2）根据配置，初始化子任务，并且执行
（3）主线程进行沉睡等待
（4）主线程沉睡结束，打断子线程自行，更新统计信息
（5）根据统计信息，生成对应的测试报告文件
PerformanceEvaluationTask
子任务的实现也值得注意，核心实现如下：
public class PerformanceEvaluationTask implements Runnable {
/**
* 热身时间
*/
private long warmUpNs;
/**
* junit statement
*/
private final Statement statement;
/**
* 统计计算者
*/
private StatisticsCalculator statisticsCalculator;
/**
* 是否继续标志位
*/
private volatile boolean isContinue;
public PerformanceEvaluationTask(long warmUpNs, Statement statement, StatisticsCalculator statisticsCalculator) {
this.warmUpNs = warmUpNs;
this.statement = statement;
this.statisticsCalculator = statisticsCalculator;
this.isContinue = true; //默认创建时继续执行
}
@Override
public void run() {
long startTimeNs = System.nanoTime();
long startMeasurements = startTimeNs + warmUpNs;
while (isContinue) {
evaluateStatement(startMeasurements);
}
}
/**
* 执行校验
* @param startMeasurements 开始时间
*/
private void evaluateStatement(long startMeasurements) {
//0. 如果继续执行为 false，退出执行。
if(!isContinue) {
return;
}
//1. 准备阶段
if (nanoTime() < startMeasurements) {
try {
statement.evaluate();
} catch (Throwable throwable) {
// IGNORE
}
} else {
long startTimeNs = nanoTime();
try {
statement.evaluate();
statisticsCalculator.addLatencyMeasurement(getCostTimeNs(startTimeNs));
statisticsCalculator.incrementEvaluationCount();
} catch (InterruptedException e) { // NOSONAR
// IGNORE - no metrics
} catch (Throwable throwable) {
statisticsCalculator.incrementEvaluationCount();
statisticsCalculator.incrementErrorCount();
statisticsCalculator.addLatencyMeasurement(getCostTimeNs(startTimeNs));
}
}
}
/**
* 获取消耗的时间(单位：毫秒)
* @param startTimeNs 开始时间
* @return 消耗的时间
*/
private long getCostTimeNs(long startTimeNs) {
long currentTimeNs = System.nanoTime();
return currentTimeNs - startTimeNs;
}
//region getter & setter
public boolean isContinue() {
return isContinue;
}
public void setContinue(boolean aContinue) {
isContinue = aContinue;
}
//endregion
}
这个任务，主要负责统计任务的耗时。
统计对应的成功数量、异常数量等。
通过 volatile 定义的 isContinue 变量，便于在主线程沉睡结束后，终止循环。
ps: 这里还是可以发现一个问题，如果 statement.evaluate(); 已经开始执行了，那么无法被中断。这是一个可以改进的地方。
小结
本篇从 junit rules 讲起，分析了整个性能测试工具的实现原理。
总的来说，实现思路并不是很难，所有复杂的应用，都是有简单的部分组成。
文中为了便于大家理解，对源码部分做了大量简化。
如果想获取完整的源码，请前往开源地址：https://github.com/houbb/junitperf。
我是老马，期待与你的下次重逢。
当然，也许你可以发现这种方式还是不够优雅，junit5 为我们提供了更加强大的功能，我们下一节将讲解 junit5 的实现方式。
参考资料
https://github.com/houbb/junitperf
https://github.com/junit-team/junit4/wiki/Rules
