Java一行代码搞定耗时性能追踪
作者：一只叫煤球的猫
在开发过程中,性能监控和调试是我们经常面对的问题,虽然市面上有许多成熟的性能监控工具,但有时我们需要一个轻量级、灵活且优雅的解决方案,下面我们就来看看Java如何搞定耗时性能追踪吧
前言
在开发过程中，性能监控和调试是我们经常面对的问题。
虽然市面上有许多成熟的性能监控工具，但有时我们需要一个轻量级、灵活且优雅的解决方案。
当然也可以自己手动在业务代码中进行追踪，比如先记录startTime，执行结束后再拿当前时间减去startTime，计算出耗时。
但是毕竟会制造很多重复代码。
本文将介绍如何设计和实现一个简洁而优雅的TimeTracker工具类，它不仅能满足基本的性能追踪需求，还支持了函数式接口、try-with-resources等多种调用机制。
最初的痛点
还记得我们是怎么记录代码执行时间的吗？到处都是这样的代码：
long start = System.currentTimeMillis();
try {
// 业务逻辑
} finally {
// 计算耗时
}
每次都得写这种重复又啰嗦的代码，要不就得复制粘贴，还容易漏掉，CV大法固然好，但懒人总想要更懒的方式。
进化：拥抱 try-with-resources
偶然间，我想到了 AutoCloseable 接口，再想到每次处理流的时候，直接 try 里面一包，什么都不用关心，那是不是我也可以这样处理执行时间？
想象一下，如果能这样写，那岂不是很优雅：
try (TimeTracker ignored = new TimeTracker("数据库操作")) {
// 业务代码，耗时自动搞定！
}
瞬间，代码变得清爽多了！资源自动管理，耗时自动计算，福音嘛这不是！
说干就干，新建一个 TimeTracker类，实现 AutoCloseable，简单鼓捣一番，重点在于，在 close() 中计算耗时，实现全自动化。于是就有了第一版。
当然，这才是刚开始。
Pro: 函数式接口
但是，还能更懒一点吗？当然可以！
不妨试试函数式接口！
比如下面这样：
TimeTracker.track("用户查询", () -> {
return userService.findById(123);
});
连 try 都不用写了！一行代码搞定性能监控，是不是很厉害？这下点题了不是！
什么？你说这明明是3行？
那如果我这样写呢？
TimeTracker.track("操作", () -> riskyMethod());
这下没毛病了吧
如果想要返回值，那也很简单，直接这样写：
String result = TimeTracker.track("简单任务", () -> {
Thread.sleep(1000);
return "完成";
});
和普通的调用没有区别，毫无心智负担。
Pro Max:异常处理
虽然现在一行就搞定了，但是缺少一个关键的功能，那就是异常处理。
考量一个程序员是否厉害的标准，从来不是他能写出多高大上的代码，而且丰富的开发经验和强大的问题追踪能力。
因为这里怎么能缺少异常处理。
在上面的版本中，都没有涉及异常，因为 .track() 内部把异常消化掉并重新包装成了 RuntimeException。
public static <T> T track(String operationName, ThrowableSupplier<T> execution) {
try {
return trackThrows(operationName, execution);
} catch (Exception e) {
throw new RuntimeException("执行失败: " + operationName, e);
}
}
考虑到不同场景对于异常处理的需求不同，所以还得再额外提供一种模式，允许调用方显式地进行异常处理，把选择权交给用户。
比如下面这样：
try {
TimeTracker.trackThrows("操作", () -> {
return riskyMethod(); // 保留原始异常
});
} catch (SpecificException e) {
// 精确处理
}
那这样就大功告成了。
完整代码
下面这是完整代码。
各种注释都写在里面，可以说是非常详细了。
包括使用示例，也写在JavaDoc里面，真正做到注释比代码还多。
/**
* 性能跟踪工具类，用于测量代码执行时间并提供灵活的异常处理机制。
*
* <p>主要特性：
* <ul>
* <li>精确测量代码执行时间</li>
* <li>支持带返回值和无返回值的方法跟踪</li>
* <li>提供两种异常处理模式</li>
* <li>支持自动资源管理</li>
* </ul>
*
* <h2>使用示例：</h2>
*
* <h3> try-with-resources 手动跟踪</h3>
* <pre>{@code
* // 手动管理资源和性能跟踪
* try (TimeTracker tracker = new TimeTracker("数据库操作")) {
* database.connect();
* database.executeQuery();
* } // 自动关闭，并打印执行时间
*
* // 带返回值的try-with-resources
* try (TimeTracker tracker = new TimeTracker("复杂计算");
* Resource resource = acquireResource()) {
* return performComplexCalculation(resource);
* }
* }</pre>
*
* <h3>结合静态方法的try-with-resources</h3>
* <pre>{@code
* try (TimeTracker ignored = TimeTracker.of("网络请求")) {
* httpClient.sendRequest();
* httpClient.receiveResponse();
* }
* }</pre>
*
* <p>注意：使用try-with-resources可以确保资源正确关闭，
* 并自动记录执行时间。</p>
*
* <h3>lambda自动处理异常</h3>
* <pre>{@code
* // 无返回值方法
* TimeTracker.track("数据处理", () -> {
* processData(); // 可能抛出异常的方法
* });
*
* // 有返回值方法
* String result = TimeTracker.track("查询用户", () -> {
* return userService.findById(123);
* });
* }</pre>
*
* <h3>lambda显式异常处理</h3>
* <pre>{@code
* try {
* // 允许抛出原始异常
* String result = TimeTracker.trackThrows("复杂查询", () -> {
* return complexQuery(); // 可能抛出检查异常
* });
* } catch (SQLException e) {
* // 精确处理特定异常
* logger.error("数据库查询失败", e);
* }
* }</pre>
*
* <h3>lambda嵌套使用</h3>
* <pre>{@code
* TimeTracker.track("整体流程", () -> {
* // 子任务1
* TimeTracker.track("数据准备", () -> prepareData());
*
* // 子任务2
* return TimeTracker.track("数据处理", () -> processData());
* });
* }</pre>
*
* <p>注意：默认情况下会打印执行时间到控制台。对于生产环境，
* 建议根据需要自定义日志记录机制。</p>
*
* @author [Your Name]
* @version 1.0
* @since [版本号]
*/
public class TimeTracker implements AutoCloseable {
/** 操作名称 */
private final String operationName;
/** 开始时间（纳秒） */
private final long startTime;
/** 是否启用日志 */
private final boolean logEnabled;
/**
* 创建一个新的TimeTracker实例。
*
* @param operationName 要跟踪的操作名称
*/
public TimeTracker(String operationName) {
this(operationName, true);
}
/**
* 私有构造函数，用于创建TimeTracker实例。
*
* @param operationName 操作名称
* @param logEnabled 是否启用日志输出
*/
private TimeTracker(String operationName, boolean logEnabled) {
this.operationName = operationName;
this.startTime = System.nanoTime();
this.logEnabled = logEnabled;
if (logEnabled) {
System.out.printf("开始执行: %s%n", operationName);
}
}
/**
* 创建一个新的TimeTracker实例的静态工厂方法。
*
* @param operationName 要跟踪的操作名称
* @return 新的TimeTracker实例
*/
public static TimeTracker of(String operationName) {
return new TimeTracker(operationName);
}
/**
* 跟踪带返回值的代码块执行时间，异常会被包装为RuntimeException。
*
* @param operationName 操作名称
* @param execution 要执行的代码块
* @param <T> 返回值类型
* @return 代码块的执行结果
* @throws RuntimeException 如果执行过程中发生异常
*/
public static <T> T track(String operationName, ThrowableSupplier<T> execution) {
try {
return trackThrows(operationName, execution);
} catch (Exception e) {
throw new RuntimeException("执行失败: " + operationName, e);
}
}
/**
* 跟踪带返回值的代码块执行时间，允许抛出异常。
*
* @param operationName 操作名称
* @param execution 要执行的代码块
* @param <T> 返回值类型
* @return 代码块的执行结果
* @throws Exception 如果执行过程中发生异常
*/
public static <T> T trackThrows(String operationName, ThrowableSupplier<T> execution) throws Exception {
try (TimeTracker ignored = new TimeTracker(operationName, true)) {
return execution.get();
}
}
/**
* 跟踪无返回值的代码块执行时间，异常会被包装为RuntimeException。
*
* @param operationName 操作名称
* @param execution 要执行的代码块
* @throws RuntimeException 如果执行过程中发生异常
*/
public static void track(String operationName, ThrowableRunnable execution) {
try {
trackThrows(operationName, execution);
} catch (Exception e) {
throw new RuntimeException("执行失败: " + operationName, e);
}
}
/**
* 跟踪无返回值的代码块执行时间，允许抛出异常。
*
* @param operationName 操作名称
* @param execution 要执行的代码块
* @throws Exception 如果执行过程中发生异常
*/
public static void trackThrows(String operationName, ThrowableRunnable execution) throws Exception {
try (TimeTracker ignored = new TimeTracker(operationName, true)) {
execution.run();
}
}
@Override
public void close() {
if (logEnabled) {
// 计算执行时间（转换为毫秒）
long timeElapsed = (System.nanoTime() - startTime) / 1_000_000;
System.out.printf("%s 执行完成，耗时: %d ms%n", operationName, timeElapsed);
}
}
/**
* 可抛出异常的Supplier函数式接口。
*
* @param <T> 返回值类型
*/
@FunctionalInterface
public interface ThrowableSupplier<T> {
/**
* 获取结果。
*
* @return 执行结果
* @throws Exception 如果执行过程中发生错误
*/
T get() throws Exception;
}
/**
* 可抛出异常的Runnable函数式接口。
*/
@FunctionalInterface
public interface ThrowableRunnable {
/**
* 执行操作。
*
* @throws Exception 如果执行过程中发生错误
*/
void run() throws Exception;
}
}
一个DEMO
在JavaDoc里面已经清楚写明了调用示例，这里额外再补充一个Demo类，可能更清晰
import java.io.IOException;
public class TimeTrackerDemo {
public void demonstrateUsage() {
// 1. 使用不抛出检查异常的版本（异常被包装为RuntimeException）
TimeTracker.track("简单任务", () -> {
Thread.sleep(1000);
return "完成";
});
// 2. 使用可能抛出异常的版本
try {
TimeTracker.trackThrows("可能失败的任务", () -> {
if (Math.random() < 0.5) {
throw new IOException("模拟IO异常");
}
return "成功";
});
} catch (Exception e) {
// 处理异常
e.printStackTrace();
}
// 3. 嵌套使用示例
try {
TimeTracker.trackThrows("复杂流程", () -> {
// 子任务1：使用不抛出异常的版本
TimeTracker.track("子任务1", () -> {
Thread.sleep(500);
});
// 子任务2：使用抛出异常的版本
return TimeTracker.trackThrows("子任务2", () -> {
Thread.sleep(500);
return "全部完成";
});
});
} catch (Exception e) {
// 处理异常
e.printStackTrace();
}
// 4. try-with-resources 示例
try (TimeTracker tracker = TimeTracker.of("资源管理演示")) {
// 模拟资源操作
performResourceIntensiveTask();
}
// 5. 多资源管理的try-with-resources
try (
TimeTracker tracker1 = TimeTracker.of("第一阶段");
TimeTracker tracker2 = TimeTracker.of("第二阶段");
// 可以同时管理其他资源
CustomResource resource = acquireResource()
) {
processResourcesSequentially(resource);
} catch (Exception e) {
// 异常处理
e.printStackTrace();
}
// 6. 忽略返回值的try-with-resources
try (TimeTracker ignored = TimeTracker.of("后台任务")) {
performBackgroundTask();
}
}
// 辅助方法（仅作示例）
private void performResourceIntensiveTask() {
Thread.sleep(1000);
System.out.println("资源密集型任务完成");
}
private CustomResource acquireResource() {
return new CustomResource();
}
private void processResourcesSequentially(CustomResource resource) {
// 处理资源的示例方法
resource.process();
}
private void performBackgroundTask() {
// 后台任务示例
System.out.println("执行后台任务");
}
// 模拟自定义资源类
private static class CustomResource implements AutoCloseable {
public void process() {
System.out.println("处理资源");
}
@Override
public void close() {
System.out.println("关闭资源");
}
}
}
改进建议
当然，这个类还有很大的改进空间，我简单列几个，列位看官可以根据自己的真实场景再逐步进行优化。
- 集成日志框架，比如Slf4j，支持更灵活的输出方式
- 添加更多的时间统计维度（最大值、最小值、平均值等）
- 添加性能指标收集，支持监控数据统计
- 支持异步操作
革命尚未成功，同志仍需努力。
总结
一点点经验
先来点经验总结，仁者见仁，智者见智。
- 工具类设计务必要注重实用性和易用性的平衡
- 工具类只是工具，千万不能在工具类中牵扯业务
- 异常处理需要考虑实际的真实的使用场景
- 合理使用语言特性，可以大大简化代码
- 鲁棒性非常重要
写在最后
写代码这些年，常常要记录些执行时间。起初也是简单，System.currentTimeMillis() 放在前后，相减便知道耗了多少毫秒。后来觉得这样写着繁琐，且容易忘记处理异常，索性就做了这么个工具类。
说来也没什么新奇的，不过是用了Java里的AutoCloseable接口，再配上lambda表达式，让代码看起来干净些。倒是在处理异常时费了点心思，毕竟实际开发中，异常处理往往比主要逻辑还要来得复杂。
回头再看这段代码，倒也不觉得有多少技术含量，但确实解决了实际问题。这大概就是写程序的意思：不是为了写出多么惊世骇俗的代码，而是让原本繁琐的事情变得简单，让使用者觉得舒服。
以上就是Java一行代码搞定耗时性能追踪的详细内容，更多关于Java耗时性能追踪的资料请关注脚本之家其它相关文章！