Java统计代码的执行时间的常见方法总结_Java

在日常开发中经常需要测试一些代码的执行时间，但又不想使用向 jmh（java microbenchmark harness，java 微基准测试套件）这么重的测试框架，所以本文就汇总了一些 java 中比较常用的执行时间统计方法，总共包含以下 6 种，如下图所示：

方法一：system.currenttimemillis

此方法为 java 内置的方法，使用 system#currenttimemillis 来统计执行的时间（统计单位：毫秒），示例代码如下：

public class timeintervaltest {
    public static void main(string[] args) throws interruptedexception {
        // 开始时间
        long stime = system.currenttimemillis();
        // 执行时间（1s）
        thread.sleep(1000);
        // 结束时间
        long etime = system.currenttimemillis();
        // 计算执行时间
        system.out.printf("执行时长：%d 毫秒.", (etime - stime));
    }
}

以上程序的执行结果为：

执行时长：1000 毫秒.

方法二：system.nanotime

此方法为 java 内置的方法，使用 system#nanotime 来统计执行时间（统计单位：纳秒），它的执行方法和 system#currenttimemillis 类似，示例代码如下：

public class timeintervaltest {
    public static void main(string[] args) throws interruptedexception {
        // 开始时间
        long stime = system.nanotime();
        // 执行时间（1s）
        thread.sleep(1000);
        // 结束时间
        long etime = system.nanotime();
        // 计算执行时间
        system.out.printf("执行时长：%d 纳秒.", (etime - stime));
    }
}

以上程序的执行结果为：

执行时长：1000769200 纳秒.
小贴士：1 毫秒 = 100 万纳秒。

方法三：new date

此方法也是 java 的内置方法，在开始执行前 new date() 创建一个当前时间对象，在执行结束之后 new date() 一个当前执行时间，然后再统计两个 date 的时间间隔，示例代码如下：

import java.util.date;

public class timeintervaltest {
    public static void main(string[] args) throws interruptedexception {
        // 开始时间
        date sdate = new date();
        // 执行时间（1s）
        thread.sleep(1000);
        // 结束时间
        date edate = new date();
        //  统计执行时间（毫秒）
        system.out.printf("执行时长：%d 毫秒." , (edate.gettime() - sdate.gettime())); 
    }
}

以上程序的执行结果为：

执行时长：1000 毫秒.

方法四：spring stopwatch

如果我们使用的是 spring 或 spring boot 项目，可以在项目中直接使用 stopwatch 对象来统计代码执行时间，示例代码如下：

stopwatch stopwatch = new stopwatch();
// 开始时间
stopwatch.start();
// 执行时间（1s）
thread.sleep(1000);
// 结束时间
stopwatch.stop();
// 统计执行时间（秒）
system.out.printf("执行时长：%d 秒.%n", stopwatch.gettotaltimeseconds()); // %n 为换行
// 统计执行时间（毫秒）
system.out.printf("执行时长：%d 毫秒.%n", stopwatch.gettotaltimemillis()); 
// 统计执行时间（纳秒）
system.out.printf("执行时长：%d 纳秒.%n", stopwatch.gettotaltimenanos());

以上程序的执行结果为：

执行时长：0.9996313 秒. 执行时长：999 毫秒. 执行时长：999631300 纳秒.
小贴士：thread#sleep 方法的执行时间稍有偏差，在 1s 左右都是正常的。

方法五：commons-lang3 stopwatch

如果我们使用的是普通项目，那我们可以用 apache commons-lang3 中的 stopwatch 对象来实现时间统计，首先先添加 commons-lang3 的依赖：

<!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.apache.commons/commons-lang3 -->
<dependency>
  <groupid>org.apache.commons</groupid>
  <artifactid>commons-lang3</artifactid>
  <version>3.10</version>
</dependency>

然后编写时间统计代码：

import org.apache.commons.lang3.time.stopwatch;

import java.util.concurrent.timeunit;

public class timeintervaltest {
    public static void main(string[] args) throws interruptedexception {
        stopwatch stopwatch = new stopwatch();
        // 开始时间
        stopwatch.start();
        // 执行时间（1s）
        thread.sleep(1000);
        // 结束时间
        stopwatch.stop();
        // 统计执行时间（秒）
        system.out.println("执行时长：" + stopwatch.gettime(timeunit.seconds) + " 秒.");
        // 统计执行时间（毫秒）
        system.out.println("执行时长：" + stopwatch.gettime(timeunit.milliseconds) + " 毫秒.");
        // 统计执行时间（纳秒）
        system.out.println("执行时长：" + stopwatch.gettime(timeunit.nanoseconds) + " 纳秒.");
    }
}

以上程序的执行结果为：

执行时长：1 秒. 执行时长：1000 毫秒.
执行时长：1000555100 纳秒.

方法六：guava stopwatch

除了 apache 的 commons-lang3 外，还有一个常用的 java 工具包，那就是 google 的 guava，guava 中也包含了 stopwatch 统计类。首先先添加 guava 的依赖：

<!-- https://mvnrepository.com/artifact/com.google.guava/guava -->
<dependency>
  <groupid>com.google.guava</groupid>
  <artifactid>guava</artifactid>
  <version>29.0-jre</version>
</dependency>

然后编写时间统计代码：

import com.google.common.base.stopwatch;

import java.util.concurrent.timeunit;

public class timeintervaltest {
    public static void main(string[] args) throws interruptedexception {
        // 创建并启动计时器
        stopwatch stopwatch = stopwatch.createstarted();
        // 执行时间（1s）
        thread.sleep(1000);
        // 停止计时器
        stopwatch.stop();
        // 执行时间（单位：秒）
        system.out.printf("执行时长：%d 秒. %n", stopwatch.elapsed().getseconds()); // %n 为换行
        // 执行时间（单位：毫秒）
        system.out.printf("执行时长：%d 豪秒.", stopwatch.elapsed(timeunit.milliseconds));
    }
}

以上程序的执行结果为：

执行时长：1 秒.
执行时长：1000 豪秒.

原理分析

本文我们从 spring 和 google 的 guava 源码来分析一下，它们的 stopwatch 对象底层是如何实现的？

1.spring stopwatch 原理分析

在 spring 中 stopwatch 的核心源码如下：

package org.springframework.util;

import java.text.numberformat;
import java.util.linkedlist;
import java.util.list;
import java.util.concurrent.timeunit;
import org.springframework.lang.nullable;

public class stopwatch {
    private final string id;
    private boolean keeptasklist;
    private final list<stopwatch.taskinfo> tasklist;
    private long starttimenanos;
    @nullable
    private string currenttaskname;
    @nullable
    private stopwatch.taskinfo lasttaskinfo;
    private int taskcount;
    private long totaltimenanos;

    public stopwatch() {
        this("");
    }

    public stopwatch(string id) {
        this.keeptasklist = true;
        this.tasklist = new linkedlist();
        this.id = id;
    }

    public string getid() {
        return this.id;
    }

    public void setkeeptasklist(boolean keeptasklist) {
        this.keeptasklist = keeptasklist;
    }

    public void start() throws illegalstateexception {
        this.start("");
    }

    public void start(string taskname) throws illegalstateexception {
        if (this.currenttaskname != null) {
            throw new illegalstateexception("can't start stopwatch: it's already running");
        } else {
            this.currenttaskname = taskname;
            this.starttimenanos = system.nanotime();
        }
    }

    public void stop() throws illegalstateexception {
        if (this.currenttaskname == null) {
            throw new illegalstateexception("can't stop stopwatch: it's not running");
        } else {
            long lasttime = system.nanotime() - this.starttimenanos;
            this.totaltimenanos += lasttime;
            this.lasttaskinfo = new stopwatch.taskinfo(this.currenttaskname, lasttime);
            if (this.keeptasklist) {
                this.tasklist.add(this.lasttaskinfo);
            }

            ++this.taskcount;
            this.currenttaskname = null;
        }
    }
    // .... 忽略其他代码
}

从上述 start() 和 stop() 的源码中可以看出，spring 实现时间统计的本质还是使用了 java 的内置方法 system.nanotime() 来实现的。

2.google stopwatch 原理分析

google stopwatch 实现的核心源码如下：

public final class stopwatch {
    private final ticker ticker;
    private boolean isrunning;
    private long elapsednanos;
    private long starttick;
    @canignorereturnvalue
    public stopwatch start() {
        preconditions.checkstate(!this.isrunning, "this stopwatch is already running.");
        this.isrunning = true;
        this.starttick = this.ticker.read();
        return this;
    }

    @canignorereturnvalue
    public stopwatch stop() {
        long tick = this.ticker.read();
        preconditions.checkstate(this.isrunning, "this stopwatch is already stopped.");
        this.isrunning = false;
        this.elapsednanos += tick - this.starttick;
        return this;
    }
    // 忽略其他源码...
}

从上述源码中可以看出 stopwatch 对象中调用了 ticker 类来实现时间统计的，那接下来我们进入 ticker 类的实现源码：

public abstract class ticker {
    private static final ticker system_ticker = new ticker() {
        public long read() {
            return platform.systemnanotime();
        }
    };
    protected ticker() {
    }
    public abstract long read();
    public static ticker systemticker() {
        return system_ticker;
    }
}
final class platform {
    private static final logger logger = logger.getlogger(platform.class.getname());
    private static final patterncompiler patterncompiler = loadpatterncompiler();

    private platform() {
    }

    static long systemnanotime() {
        return system.nanotime();
    }
    // 忽略其他源码...
}

从上述源码可以看出 google stopwatch 实现时间统计的本质还是调用了 java 内置的 system.nanotime() 来实现的。

结论

对于所有框架的 stopwatch 来说，其底层都是通过调用 java 内置的 system.nanotime() 得到两个时间，开始时间和结束时间，然后再通过结束时间减去开始时间来统计执行时间的。

总结

本文介绍了 6 种实现代码统计的方法，其中 3 种是 java 内置的方法：

system.currenttimemillis()
system.nanotime()
new date()

还介绍了 3 种常用框架 spring、commons-langs3、guava 的时间统计器 stopwatch。

在没有用到 spring、commons-langs3、guava 任意一种框架的情况下，推荐使用 system.currenttimemillis() 或 system.nanotime() 来实现代码统计，否则建议直接使用 stopwatch 对象来统计执行时间。

知识扩展—stopwatch 让统计更方便

stopwatch 存在的意义是让代码统计更简单，比如 guava 中 stopwatch 使用示例如下：

import com.google.common.base.stopwatch;

import java.util.concurrent.timeunit;

public class timeintervaltest {
    public static void main(string[] args) throws interruptedexception {
        // 创建并启动计时器
        stopwatch stopwatch = stopwatch.createstarted();
        // 执行时间（1s）
        thread.sleep(1000);
        // 停止计时器
        stopwatch.stop();
        // 执行统计
        system.out.printf("执行时长：%d 毫秒. %n",
                stopwatch.elapsed(timeunit.milliseconds));
        // 清空计时器
        stopwatch.reset();
        // 再次启动统计
        stopwatch.start();
        // 执行时间（2s）
        thread.sleep(2000);
        // 停止计时器
        stopwatch.stop();
        // 执行统计
        system.out.printf("执行时长：%d 秒. %n",
                stopwatch.elapsed(timeunit.milliseconds));
    }
}

我们可以使用一个 stopwatch 对象统计多段代码的执行时间，也可以通过指定时间类型直接统计出对应的时间间隔，比如我们可以指定时间的统计单位，如秒、毫秒、纳秒等类型。

方法补充

在 java 中统计代码执行时间有多种方法，从简单的基础 api 到功能丰富的工具类，各有适用场景。下面介绍几种最常用的方式，并给出示例代码和注意事项。

使用 system.currenttimemillis()（毫秒级）

最简单、最直接的方法，返回当前时间与 1970-01-01 utc 的毫秒差值。

long start = system.currenttimemillis();
// 待测代码
thread.sleep(100);
long end = system.currenttimemillis();
system.out.println("执行耗时：" + (end - start) + " ms");

优点：

简单易用，无需额外依赖。
适合粗略测量（毫秒级精度）。

缺点：

受系统时间调整影响（如手动修改系统时间会导致结果错误）。
精度有限（毫秒级，无法测量极短时间）。

使用 system.nanotime()（纳秒级，推荐）

返回正在运行的 java 虚拟机的高精度时间源，不受系统时间调整影响，适合测量短时间间隔。

long start = system.nanotime();
// 待测代码
thread.sleep(100);
long end = system.nanotime();
system.out.println("执行耗时：" + (end - start) / 1_000_000.0 + " ms");

优点：

高精度（通常可达纳秒级）。
不受系统时钟修改影响，是测量代码执行时间的首选。

缺点：不能用于计算绝对时间（只适合测量时间差）。

使用 instant 与 duration（java 8+，更可读）

使用 java.time.instant 记录时间点，java.time.duration 计算差值。

import java.time.duration;
import java.time.instant;
instant start = instant.now();
// 待测代码
thread.sleep(100);
instant end = instant.now();
duration duration = duration.between(start, end);
system.out.println("执行耗时：" + duration.tomillis() + " ms");

优点：

代码语义清晰，可读性好。
duration 提供丰富的单位转换（纳秒、毫秒、秒等）。

缺点：底层依赖系统时钟，与 system.currenttimemillis() 类似，受系统时间调整影响。

使用 spring 的 stopwatch（方便管理多个任务）

若项目中已使用 spring，可以利用 org.springframework.util.stopwatch，支持多任务计时、漂亮输出。

import org.springframework.util.stopwatch;
stopwatch stopwatch = new stopwatch();
stopwatch.start("task1");
// 任务1代码
thread.sleep(100);
stopwatch.stop();
stopwatch.start("task2");
// 任务2代码
thread.sleep(50);
stopwatch.stop();
system.out.println(stopwatch.prettyprint());

输出示例：

stopwatch '': running time = 150 ms
---------------------------------------------
ms % task name
---------------------------------------------
00100 067% task1
00050 033% task2

优点：

支持多个任务、任务名、分阶段统计。
输出格式美观，适合性能分析。

缺点：需要引入 spring 框架（或单独使用 spring-core）。

使用 apache commons lang 的 stopwatch

不依赖 spring 时可使用 apache commons lang 3 的 stopwatch。

import org.apache.commons.lang3.time.stopwatch;
stopwatch watch = new stopwatch();
watch.start();
// 待测代码
thread.sleep(100);
watch.stop();
system.out.println("耗时：" + watch.gettime() + " ms");

优点：

轻量级，仅依赖 commons-lang3。
支持 split()、suspend() 等更细粒度的控制。

缺点：需要额外引入依赖。

jmh（java microbenchmark harness）—— 专业的基准测试工具

当需要精准、可靠地测量微秒级性能、避免 jvm 优化干扰时，应使用 jmh。例如测试某个算法的吞吐量。

import org.openjdk.jmh.annotations.*;
@state(scope.thread)
@benchmarkmode(mode.averagetime)
@outputtimeunit(timeunit.nanoseconds)
public class mybenchmark {
    @benchmark
    public void testmethod() {
        // 待测代码
    }
}

运行方式：

mvn clean install
java -jar target/benchmarks.jar

优点：

自动处理 jvm 预热、死代码消除、黑盒优化等问题。
提供多种测量模式（吞吐量、平均时间、采样时间等）。
结果统计信息全面（均值、误差、百分位数等）。

缺点：

学习曲线较陡，配置相对复杂。
不适合简单的“一次性”计时。

总结与对比

方法	精度	是否受系统时间调整	适用场景
`system.currenttimemillis()`	毫秒	是	粗略测量，简单日志
`system.nanotime()`	纳秒（高精度）	否	绝大多数计时需求推荐
`instant` + `duration`	毫秒（实际同系统时间）	是	追求可读性，且不受系统时间影响不重要时
spring `stopwatch`	毫秒	否（使用`nanotime`）	多任务分段计时，输出美观
apache commons `stopwatch`	毫秒	否	轻量级，需要额外库
jmh	极高（纳秒级）	否	微基准测试，jvm 性能调优