并發性能測試程序編寫
本文以AES加密和解密為例,并指出Cipher的獲取在程序中的不同位置會對程序性能造成的影響。
程序代碼如下:
package com.lazycat.secure.aes; import java.nio.charset.Charset; import java.security.NoSuchAlgorithmException; import java.util.concurrent.CountDownLatch; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; import javax.crypto.Cipher; import javax.crypto.NoSuchPaddingException; import javax.crypto.spec.SecretKeySpec; public class AESCoder { public static int count = 1000000; public static CountDownLatch latch =new CountDownLatch(count); public static void main(String[] args)throws Exception { ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(200); final byte[] payload = "{\"msg\":{\"content\":{\"text\":\"JJH\",\"tplId\":0},\"from\":{\"name\":\"10000213\",\"id\":1,\"type\":0},\"to\":{\"name\":\"10095812\",\"id\":10000213,\"type\":0},\"time\":0,\"txid\":0,\"subtype\":1},\"type\":\"chat\"}".getBytes(Charset.forName("utf-8")); final String secureKey ="BBmFdTFVgAjgHNwRkWWRcOFFiBzAANFU9DmMAP1JpBmc."; long start = System.currentTimeMillis(); for(int i = 0 ; i <count ; i++){ pool.execute(new Runnable() { public void run() { AESCoder coder = new AESCoder(); byte[] enret =null; try { enret = coder.encrypt(payload,secureKey); byte[] deret = coder.decrypt(enret, secureKey); System.out.println(new String(deret,"utf-8")); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } latch.countDown(); } }); } latch.await(); System.out.println(System.currentTimeMillis() - start); pool.shutdown(); } private byte[] encrypt(byte[] payload,String securekey)throws Exception{ byte[] enCodeFormat = securekey.substring(0, 16).getBytes(); SecretKeySpec key = newSecretKeySpec(enCodeFormat,"AES"); Cipher cipher = CliperInstance.getInstance();//創建密碼器 //Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding"); cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);//初始化 byte[] result = cipher.doFinal(payload); return result; } public byte[] decrypt(byte[] buffer,StringsecureKey)throws Exception{ byte[] enCodeFormat = secureKey.substring(0,16).getBytes(); SecretKeySpec key = newSecretKeySpec(enCodeFormat,"AES"); //Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding");//創建密碼器 Cipher cipher = CliperInstance.getInstance(); cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);//初始化 byte[] result = cipher.doFinal(buffer); return result; } } class CliperInstance { private static ThreadLocal<Cipher> cipherTL =new ThreadLocal<Cipher>(){ @Override protected Cipher initialValue() { try { return Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding"); }catch(Exception e){ return null; } } }; public static CiphergetInstance() throws NoSuchAlgorithmException, NoSuchPaddingException{ returncipherTL.get(); } } |
上述代碼中有兩個方法,分別是encrypt和decryption,分別表示加密和解密。
為了簡單,可以被多個線程共用,因此將CountDownLatch定義為static。
在main函數中,創建了固定大小的線程池(200個線程,這個可以根據需要進行調整)和用于加密的payload和秘鑰secureKey。Start用于記錄開始時間,通過最后的System.currentTimeMillis()-start即可獲得程序的運行時間。在for循環中,并發執行了count(10W)次payload的加密和解密,每個線程在執行完一個任務后會調用latch.countDown(),而主程序在循環后使用latch.await(),等待所有線程執行結束后,統計執行時間,輸出消耗時間,最后關閉線程池。
一般在做對比或者尋找瓶頸時,才會使用性能測試,下面給出一個性能對比的例子。
在前面的代碼中,無論是encrypt,還是decrypt,都有如下內容:
Cipher cipher = CliperInstance.getInstance();//創建密碼器
//Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding");
現在我們要對比每次加密和解密都執行Cipher.getInstance方法和對每一個線程自己都維護一個Cipher實例的性能差別。(我們都知道,Ciper.getInstance的調用時很耗時的)。
使用Ciphercipher = CliperInstance.getInstance(); 時,執行100W次加密和解密,大約使用11.2s,而使用Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding"); 大約需要39.6s,因此在進行加密、解密、簽名等算法時,最好每個線程維護一個加密、解密或者簽名的實例(這些實例是不能再多線程間共享的,如上例所示,調用init和doFinal必須在一個線程內完成,如果全局共享同一個實例,A調用init,B也調用了init,當A調用doFinal時,此時實例內的數據已經不是A的了,會出現異常)。
順便說一下,如果要求每個線程有自己的實例的情況下(如上面的加密和解密等),那么就可以使用ThreadLocal,在使用ThreadLocal時,重寫內部的initialValue 方法,每次調用ThreadLocal的get方法時,ThreadLocal實例先到自己的Map中尋找有沒有當前線程對應的Instance,如果存在,將Instance返回,如果不存在,調用initialValue去創建一個Instance,并將新Instance放到Map中后,返回。詳情參看JDK文檔。
需要注意的是,CliperInstance 沒必要非點單寫成一個類,這里是為了讓代碼更容易懂。