在应用程序的开发周期中,性能测试常被放到后考虑,这并不是因为它不重要,而是因为存在这么多未知变量,很难有效地测试。在本月的 追求代码质量 系列中,Andrew Glover 使性能测试成为开发周期的一部分,并介绍了两种简单的实现方法。
在应用程序的开发中,验证应用程序的性能几乎总处于次要的地位。请注意,我强调的是验证 应用程序的性能。应用程序的性能总是 首要考虑的因素,但开发周期中却很少包含对性能的验证。
由于种种原因,性能测试常被延迟到开发周期的后期。以我的经验,企业之所以在开发过程中不包含性能测试是因为,他们不知道对于正在进行开发的应用程序要期待什么。提出了一些(性能)指数,但这些指数是基于预期负载提出的。
发生下列两种情况之一时,性能测试成为头等大事:
生产中出现显而易见的性能问题。
在同意付费之前 ,客户或潜在客户询问有关性能指数的问题。
本月,我将介绍两种简单的性能测试技术,在上述两种情况中的任何一种发生前进行测试。
用 JUnitPerf 进行测试
在软件开发的早期阶段,使用 JUnit 很容易确定基本的低端性能指数。JUnitPerf 框架能够将测试快速地转化为简单的负载测试,甚至压力测试。
可使用 JUnitPerf 创建两种测试类型:TimedTest 和 LoadTest。这两种类型都基于 Decorator 设计模式并利用 JUnit 的 suite 机制。TimedTest 为测试样例创建一个(时间)上限 —— 如果超过这个时间,那么测试失败。LoadTest 和计时器一起运行,它通过运行所需的次数(时间间隔由配置的计时器控制),在一个特定的测试用例上创建一个人工负载。
恰当的时限测试
JUnitPerf TimedTest 让您可以编写有相关时间限制的测试 —— 如果超过了该限度,认为测试是失败的(即便测试逻辑本身实际上是成功的)。在测试对于业务致关重要的方法时,时限测试相比其他测试来说,在确定和监控性能指数方面很有帮助。甚至可以测试得更加细致一些,可以测试一系列方法来确保它们满足特定的时间限制。
例如,假设存在一个 Widget 应用程序,其中,特定的对于业务致关重要的方法(如 createWidget())是严格的性能限制的测试目标。假设需要对执行该 create() 方法的功能方面进行性能测试。这通常会由不同的团队使用不同的工具在开发周期的后期加以确定,这通常不能指出精确的方法。但假设决定选择早期经常测试 方法取而代之。
创建 TimedTest 首先要创建一个标准的 JUnit 测试。换言之,将对 TestCase 或其派生类进行扩展,并编写一个以 test 开头的方法,如清单 1 所示:
清单 1. 简单的 widget 测试
public class WidgetDAOImplTest extends TestCase {
private WidgetDAO dao;
public void testCreate() throws Exception{
IWidget wdgt = new Widget();
wdgt.setWidgetId(1000);
wdgt.setPartNumber("12-34-BBD");
try{
this.dao.createWidget(wdgt);
}catch(CreateException e){
TestCase.fail("CreateException thrown creating a Widget");
}
}
protected void setUp() throws Exception {
ApplicationContext context =
new ClassPathXmlApplicationContext("spring-config.xml");
this.dao = (WidgetDAO) context.getBean("widgetDAO");
}
}
由于 JUnitPerf 是一个基于装饰器的框架,为了真正地驾驭它,必须提供一个 suite() 方法并将现有的测试装饰以 TimedTest。TimedTest 以 Test 和执行该测试的大时间量作为参数。
也可以选择传入一个 boolean 标志作为第三个参数(false),这将导致测试快速失败 —— 意味着如果超过大时间,JUnitPerf 将立即 迫使测试失败。否则,测试样例将完整运行,然后失败。区别很微妙:在一个失败的样例中,不带可选标志运行测试可以帮您了解运行总时间。传入 false 值却意味着得不到运行总时间。
例如,在清单 2 中,我在运行 testCreate() 时设定了一个两秒钟的上限。如果执行总时间超过了这个时间,测试样例将失败。由于我并未传入可选的 boolean 参数,该测试将完整运行,而不管运行会持续多久。
清单 2. 为生成 TimedTest 而实现的 suite 方法
public static Test suite() {
long maxElapsedTime = 2000; //2 seconds
Test timedTest = new TimedTest(
new WidgetDAOImplTest("testCreate"), maxElapsedTime);
return timedTest;
}
此测试通常在 JUnit 框架中运行 —— 现有的 Ant 任务、Eclipse 运行器等等,会像运行任何其他 JUnit 测试一样运行这个测试。惟一的不同是,该测试将发生在计时器的上下文中。
过度的负载测试
与在测试场景中验证一个方法(或系列方法)的时间限制正好相反,JUnitPerf 也方便了负载测试。正如在 TimedTest 中一样,JUnitPerf 的 LoadTest 也像装饰器一样运行,它通过将 JUnit Test 和额外的线程信息绑定起来,从而模拟负载。
使用 LoadTest,可以指定要模拟的用户(线程)数量,甚至为这些线程的启动提供计时机制。JUnitPerf 提供两类 Timer:ConstantTimer 和 RandomTimer。通过为 LoadTest 提供这两类计时器,可以更真实地模拟用户负载。如果没有 Timer,所有线程都会同时启动。
清单 3 是用 ConstantTimer 实现的含 10 个模拟用户的负载测试:
清单 3. 为生成负载测试而实现的 suite 方法
public static Test suite() {
int users = 10;
Timer timer = new ConstantTimer(100);
return new LoadTest(
new WidgetDAOImplTest("testCreate"),
users, timer);
}
请注意,testCreate() 方法运行 10 次,每个线程间隔 100 毫秒启动。未设定时间限制 —— 这些方法完整运行,如果其中任何的方法执行失败,JUnit 会相应地报告失败。
用样式进行装饰
装饰器并不局限于单个的装饰物。例如,在 Java™ I/O 中,可以为 FileInputStream 装饰上一个带 BufferedReader 的 InputStreamReader(只要记住:BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(new FileInputStream("infilename"), "UTF8")))。
装饰可以有多个层次,JUnitPerf 的 TimedTest 和 LoadTest 也是一样。当这两个类彼此装饰时,将导致一些强制的测试场景,例如像这样的场景:在一项业务中放置了负载并应用了时间限制。或者,我们可以仅仅将之前的两个测试场景以如下方式结合起来:
在 testCreate() 方法中放置一项负载。
规定每个线程必须在该时间限制内结束。