UUID 生成器有多快

左手的ㄟ右手 2023-02-21 12:41 33阅读 0赞

转载自：[https://lotabout.me/2019/UUID-Generator-Benchmark/][https_lotabout.me_2019_UUID-Generator-Benchmark]

## 叙述 ##

在 Java 中，我们常用 `UUID.randomUUID()` 来随机生成一个 UUID。但在某些极端的情况下，它的性能可能满足不了你的要求（虽然几乎不可能出现）。这里我们测试了 4 种 UUID 生成器的性能。

## 测试结果 ##

最终测试的结果如下（虽然只看到 3 根线，但其实有 4 根，其中蓝线 UUID.randomUUID 与绿线 jugWithSecureRandom 几乎重合）：

![format_png][]![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xpemhlbmd5dTg5MTIzMQ_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

可以看到：

*  在单线程时，jugWithRandom 远远超过其它的生成器，而 jugTime 次之。
 *  随着线程的增加，各生成器的吞吐均有所下降。
    
     *  randomUUID 中使用 SecureRandom 来获取随机数，而它是通过获取操作系统的一些随机噪声来生成随机数的，所以是安全的，但性能却不是很好（相对）。
     *  所有这些生成器都是线程安全的，换句话说内部会做线程同步，因此线程增加，吞吐会下降。
     *  其中 Random 是用 CAS 来完成同步，其余均使用 `synchronized`，理论上高并发下，线程数越多，Random 的性能越差，而其它则几乎不变。
 *  注意 jugTime 在单线程时吞吐接近 1w/ms，这也是基于时间的 UUID 每毫秒能拥有的最大数值（参考[uuid-timebased 说明][uuid-timebased]）。
 *  jugTime 的生成器的性能几乎总是优于 `randomUUID`。
 *  不过现实中，不太能遇到有场景需要有 1k/ms 这样的吞吐需求。

## 测试设置 ##

这里我们测试了 java 内置的 `UUID.randomUUID()`， [java-uuid-generator][] 的 `TimeBasedGenerator` 和 `RandomBasedGenerator`，而其中随机数发生器分别选用 `Random` 和 `SecureRandom`。[测试代码][Link 1] 如下：

@BenchmarkMode({Mode.Throughput})
    @OutputTimeUnit(TimeUnit.MILLISECONDS)
    @State(Scope.Benchmark)
    @Warmup(iterations = 5)
    public class MyBenchmark {
    
        private RandomBasedGenerator randomBasedGenerator;
        private RandomBasedGenerator jugRandomGenerator;
        private TimeBasedGenerator timeBasedGenerator;
    
        @Setup
        public void init() {
            randomBasedGenerator = Generators.randomBasedGenerator();
            timeBasedGenerator = Generators.timeBasedGenerator();
            jugRandomGenerator = Generators.randomBasedGenerator(new Random());
        }
    
        @Benchmark
        public void UUIDRandomUUID(Blackhole bh) {
            bh.consume(UUID.randomUUID());
        }
    
        @Benchmark
        public void jugWithRandom(Blackhole bh) {
            bh.consume(jugRandomGenerator.generate());
        }
    
        @Benchmark
        public void jugWithSecureRandom(Blackhole bh) {
            bh.consume(randomBasedGenerator.generate());
        }
    
        @Benchmark
        public void jugTime(Blackhole bh) {
            bh.consume(timeBasedGenerator.generate());
        }
    }

测试框架使用 Jmh。测试使用 jdk 1.8 在 8C MacBook Pro 下完成，分别测试了 `1,2,4,8` 个线程下的吞吐。

## 写在后面 ##

这个测试的起因是产品在压测的时候发现 UUID 生成占 Running 线程较大的部分，且 JProfiler 的线程图中有许多线程是 Blocking 的状态，因此猜测是 UUID.randomUUID中的synchronized 导致线程同步慢，所以想找一些替代的生成器。最后发现 UUID.randomUUID 的吞吐并不是什么大的问题，但也很庆幸做了这个测试，了解了 UUID 生成器的能力，还有 Time-Based UUID 也是一个不错的选择。

[https_lotabout.me_2019_UUID-Generator-Benchmark]: https://lotabout.me/2019/UUID-Generator-Benchmark/
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[uuid-timebased]: https://www.famkruithof.net/guid-uuid-timebased.html
[java-uuid-generator]: https://github.com/cowtowncoder/java-uuid-generator
[Link 1]: https://gist.github.com/lotabout/da61c34208b7c11f856afce480560b0d