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):

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)。
  • 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-generatorTimeBasedGeneratorRandomBasedGenerator,而其中随机数发生器分别选用 RandomSecureRandom测试代码 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。