Java中的時序混亂

Question

對於我從事的項目，我的任務是為兩種不同的搜索算法計時搜索時間：二進制搜索和順序搜索。 對於每種算法，我都應該記錄排序輸入和未排序輸入的時間。 當我比較排序輸入和未排序輸入的順序搜索的搜索時間時，遇到了一些奇怪的事情。 根據我最先排序的時間，搜索時間將明顯大於第二個時間。 因此，如果我先對排序的順序搜索，則比對未排序的順序搜索要花費更長的時間。

這對我來說沒有意義，是我困惑的根源。 由於要從輸入中獲取鍵，因此可以確保在數據輸入中找到搜索到的鍵（通過順序搜索）。

這是造成問題的代碼。 在這種情況下，seqOnUnsorted的搜索時間將比seqOnSorted的搜索時間長得多，而不應這樣。

public void sequentialSearchExperiment(){
    seqOnUnsorted = sequentialSearchSet(keys, unsortedArray);
    writeOutExperimentResults(seqOnUnsorted, seqOnUnsortedFilename, "Sequential Sort on Unsorted: ");

    seqOnSorted = sequentialSearchSet(keys, sortedArray);
    writeOutExperimentResults(seqOnSorted, seqOnSortedFilename, "Sequential Sort on Sorted: ");

}

sequenceSearchSet（）方法如下：

public SearchStats[] sequentialSearchSet(int[] keys, int[] toSearch){
    SearchStats[] stats = new SearchStats[keys.length];

    for (int i = 0; i < keys.length; i++){
        stats[i] = sequentialSearch(keys[i], toSearch);
    }

    return stats;
}

這是sequentialSearch（）：

public SearchStats sequentialSearch(int key, int[] toSearch){

    long startTime = System.nanoTime(); // start timer

    // step through array one-by-one until key found
    for (int i = 0; i < toSearch.length; i++){
        if (toSearch[i] == key){
            return new SearchStats(key, i, System.nanoTime() - startTime);
        }
    }

    // did not find key
    return new SearchStats(key, -1, System.nanoTime() - startTime);
}

這是SearchStats構造函數：

public SearchStats(int keySearchedFor, int indexOfFound, long searchTime){
    this.keySearchedFor = keySearchedFor;
    this.indexOfFound = indexOfFound;
    this.searchTime = searchTime;
}

如果我進行試運行，則平均搜索時間為：

sequential search on sorted: 21,080 ns
sequential search on unsorted: 2,137,465 ns

如您所見，由於我首先搜索未排序的內容，因此搜索時間明顯更長。 誰能解釋為什么會這樣？ 而且，如何避免這種怪異？

Answer 1

這是由於VM“正在預熱”。 簡要總結一下，現代VM將通用代碼路徑編譯為本地代碼，並在運行時對其進行優化。 因此，圍繞循環的前幾次迭代，代碼被解析，並且比優化開始后的代碼要慢許多數量級。

在對Java進行性能分析時，這是一個常見的問題，通常的解決方案是在執行任何一個測得的測試之前， 對被測代碼進行數百萬次測試。

有關更多詳細信息和建議，您應該閱讀有缺陷的微基准解剖圖 。

Answer 2

微基准測試很難： http : //www.ibm.com/developerworks/java/library/j-jtp02225/index.html