1. 概述
在本教程中，我们将比较Java中一些流行的原始列表库的性能。
为此，我们将测试每个库的add()、get()和contains()方法。
2. 性能比较
现在，让我们找出哪个库提供了一个快速工作的原始集合API。
为此，让我们比较Trove、Fastutil和Colt中的List类似物。我们将使用JMH(Java Microbenchmark Harness)工具来编写我们的性能测试。
2.1 JMH参数
我们将使用以下参数运行基准测试：
@BenchmarkMode(Mode.SingleShotTime)
@OutputTimeUnit(TimeUnit.MILLISECONDS)
@Measurement(batchSize = 100000, iterations = 10)
@Warmup(batchSize = 100000, iterations = 10)
@State(Scope.Thread)
public class PrimitivesListPerformance {
}
在这里，我们要测量每个基准测试方法的执行时间。此外，我们希望以毫秒为单位显示结果。
@State注解表明类中声明的变量不会成为运行基准测试的一部分。但是，我们可以在我们的基准测试方法中使用它们。
此外，让我们定义并初始化我们的原始类型列表：
public static class PrimitivesListPerformance {
private List<Integer> arrayList = new ArrayList<>(Arrays.asList(0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9));
private TIntArrayList tList = new TIntArrayList(new int[]{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9});
private cern.colt.list.IntArrayList coltList = new cern.colt.list.IntArrayList(new int[]{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9});
private IntArrayList fastUtilList = new IntArrayList(new int[]{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9});
private int getValue = 4;
}
3. add()
首先，让我们测试将元素添加到原始列表中。我们还将为ArrayList添加一个作为我们的控件。
3.1 基准测试
第一个微基准测试是针对ArrayList的add()方法：
@Benchmark
public boolean addArrayList() {
return arrayList.add(getValue);
}
同样，对于Trove的TIntArrayList.add()：
@Benchmark
public boolean addTroveIntList() {
return tList.add(getValue);
}
同样，Colt的IntArrayList.add()看起来像：
@Benchmark
public void addColtIntList() {
coltList.add(getValue);
}
并且，对于Fastutil库，IntArrayList.add()方法基准测试将是：
@Benchmark
public boolean addFastUtilIntList() {
return fastUtilList.add(getValue);
}
3.2 测试结果
现在，我们运行并比较结果：
Benchmark Mode Cnt Score Error Units
addArrayList ss 10 4.527 ± 4.866 ms/op
addColtIntList ss 10 1.823 ± 4.360 ms/op
addFastUtilIntList ss 10 2.097 ± 2.329 ms/op
addTroveIntList ss 10 3.069 ± 4.026 ms/op
从结果中，我们可以清楚地看到ArrayList的add()是最慢的选项。
这是合乎逻辑的，正如我们在原始列表库文章中解释的那样，ArrayList将使用装箱/自动装箱将int值存储在集合中。因此，我们在这里有明显的放缓。
另一方面，Colt和Fastutil的add()方法是最快的。
在幕后，所有三个库都将值存储在int[]中。那么为什么我们的add()方法有不同的运行时间呢？
答案是当默认容量已满时他们如何增加int[]：
- Colt只有在它变满时才会增长其内部int[]
- 相比之下，Trove和Fastutil在扩展int[]容器的同时会使用一些额外的计算
这就是Colt在我们的测试结果中获胜的原因。
4. get()
现在，让我们添加get()操作微基准测试。
4.1 基准测试
首先，对于ArrayList的get()操作：
@Benchmark
public int getArrayList() {
return arrayList.get(getValue);
}
同样，对于Trove的TIntArrayList，我们将有：
@Benchmark
public int getTroveIntList() {
return tList.get(getValue);
}
并且，对于Colt的cern.colt.list.IntArrayList，get()方法将是：
@Benchmark
public int getColtIntList() {
return coltList.get(getValue);
}
最后，对于Fastutil的IntArrayList，我们将测试getInt()操作：
@Benchmark
public int getFastUtilIntList() {
return fastUtilList.getInt(getValue);
}
4.2 测试结果
之后，我们运行基准测试并查看结果：
Benchmark Mode Cnt Score Error Units
getArrayList ss 20 5.539 ± 0.552 ms/op
getColtIntList ss 20 4.598 ± 0.825 ms/op
getFastUtilIntList ss 20 4.585 ± 0.489 ms/op
getTroveIntList ss 20 4.715 ± 0.751 ms/op
虽然分数差异不大，但我们可以注意到getArrayList()的工作速度较慢。
对于其余的库，我们有几乎相同的get()方法实现。他们将立即从int[]中检索值，无需任何进一步的工作。这就是为什么Colt、Fastutil和Trove对于get()操作具有相似的性能。
5. contains()
最后，让我们为每种类型的列表测试contains()方法。
5.1 基准测试
让我们为ArrayList的contains()方法添加第一个微基准测试：
@Benchmark
public boolean containsArrayList() {
return arrayList.contains(getValue);
}
同样，对于Trove的TIntArrayList，contains()基准测试将是：
@Benchmark
public boolean containsTroveIntList() {
return tList.contains(getValue);
}
同样，Colt的cern.colt.list.IntArrayList.contains()的测试是：
@Benchmark
public boolean containsColtIntList() {
return coltList.contains(getValue);
}
最后，对于Fastutil的IntArrayList，contains()方法测试看起来像：
@Benchmark
public boolean containsFastUtilIntList() {
return fastUtilList.contains(getValue);
}
5.2 测试结果
最后，我们运行测试并比较结果：
Benchmark Mode Cnt Score Error Units
containsArrayList ss 20 2.083 ± 1.585 ms/op
containsColtIntList ss 20 1.623 ± 0.960 ms/op
containsFastUtilIntList ss 20 1.406 ± 0.400 ms/op
containsTroveIntList ss 20 1.512 ± 0.307 ms/op
和往常一样，containsArrayList方法的性能最差。相比之下，与Java的核心解决方案相比，Trove，Colt和Fastutil具有更好的性能。
这一次，由开发人员选择哪个库。所有三个库的结果非常接近，可以认为它们是相同的。
6. 总结
在本文中，我们通过JVM基准测试研究了原始列表的实际运行时性能。此外，我们将测试结果与JDK的ArrayList进行了比较。
另外，请记住，我们在此处提供的数字只是JMH基准测试结果-始终在给定系统和运行时的范围内进行测试。
与往常一样，本教程的完整源代码可在GitHub上获得。
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