架构师 0 期 | 手写一个性能压测工具（Java 版）

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发布于: 2020 年 07 月 22 日
问题一Q1. 性能压测的时候，随着并发压力的增加，系统响应时间和吞吐量如何变化，为什么？
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系统响应时间变化随着并发压力的增加，系统响应时间刚开始会较平缓的增加（即c点之前）。
过了c点（系统最大负载点）之后，响应时间急剧增加，很快就会达到d点（系统崩溃点）。
到了d点之后，系统崩溃，响应时间无限大，即系统失去响应。
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系统吞吐量随着并发压力的增加，系统的吞吐量刚开始会几乎直线增加到达b点（最佳性能点，一般系统都会选择稳定在b点左右）。
随后换变得相对缓慢增加，慢慢逼近c点（负载均衡点）。此时，系统吞吐量达到最大。
c点之后急剧下降，系统已超过系统最大承载量，性能开始下降，直到崩溃。
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问题二用你熟悉的编程语言写一个 web 性能压测工具，输入参数：URL，请求总次数，并发数。输出参数：平均响应时间，95% 响应时间。用这个测试工具以 10 并发、100 次请求压测 www.baidu.com。
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项目工程结构
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创建压测工具类ConcurrentTestUtil
package com.company;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
/**
 * 压测工具类
 */
public class ConcurrentTestUtil {
    /**
     * 压力测试方法
     *
     * @param url           需要压测的网址URL
     * @param requestNum    压测的次数
     * @param concurrentNum 并发次数
     * @throws Exception
     */
    public static void doRequest(String url,
                                 int requestNum,
                                 int concurrentNum) throws Exception {
        //创建一个线程池
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(concurrentNum);
        //存放请求响应时间的列表
        List<Long> timeList = new ArrayList<>();
        //记录开始时间（方便计算总时长）
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        //计时器
        CountDownLatch latch = new CountDownLatch(requestNum);
        //发起网络请求
        HttpUtil.sendGet(url, null);
        //循环发起请求
        for (int i = 0; i < requestNum; i++) {
            executor.execute(() -> {
                long start = System.currentTimeMillis();
                HttpUtil.sendGet(url, null);
                latch.countDown();
                timeList.add(System.currentTimeMillis() - start);
            });
        }
        latch.await();
        executor.shutdown();
        //对数据进行排序
        Collections.sort(timeList);
        //计算请求总时长
        long totalCostTime = System.currentTimeMillis() - startTime;
        //打印
        System.out.println("压测的网址: " + url);
        System.out.println("压测总次数: " + requestNum);
        System.out.println("并发线程数: " + concurrentNum);
        System.out.println("总花费时间（毫秒）: " + totalCostTime);
        System.out.println("平均花费时间（毫秒）: " + ((double) totalCostTime / requestNum));
        System.out.println("95%时间（毫秒）: " + timeList.get(95 * requestNum / 100));
        System.out.println("---------------------------");
        for (int i = 0; i < requestNum; i++) {
            long time = timeList.get(i);
            System.out.println("第" + i + "次： " + time + "毫秒");
        }
        System.out.println("---------------------------");
    }
}
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创建测试方法
package com.company;
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            ConcurrentTestUtil.doRequest("https://www.baidu.com", 100, 10);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
网络请求工具类
package com.company;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.URL;
import java.net.URLConnection;
import java.util.List;
import java.util.Map;
public class HttpUtil {
    /**
     * 向指定URL发送GET方式的请求
     * @param url  发送请求的URL
     * @param param 请求参数
     * @return URL 代表远程资源的响应
     */
    public static String sendGet(String url, String param){
        String result = "";
        String urlName = url + "?" + param;
        try{
            URL realUrl = new URL(urlName);
            //打开和URL之间的连接
            URLConnection conn = realUrl.openConnection();
            //设置通用的请求属性
            conn.setRequestProperty("accept", "*/*");
            conn.setRequestProperty("connection", "Keep-Alive");
            conn.setRequestProperty("user-agent",
                    "Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 6.0; Windows NT 5.1;SV1)");
            //建立实际的连接
            conn.connect();
            //获取所有的响应头字段
            Map<String,List<String>> map = conn.getHeaderFields();
            //遍历所有的响应头字段
            for (String key : map.keySet()) {
                System.out.println(key + "-->" + map.get(key));
            }
            // 定义 BufferedReader输入流来读取URL的响应
            BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(conn.getInputStream()));
            String line;
            while ((line = in.readLine()) != null) {
                result += line;
            }
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("发送GET请求出现异常" + e);
            e.printStackTrace();
        }
        return result;
    }
    /**
     * 向指定URL发送POST方式的请求
     * @param url  发送请求的URL
     * @param param 请求参数
     * @return URL 代表远程资源的响应
     */
    public static String sendPost(String url, String param){
        String result = "";
        try{
            URL realUrl = new URL(url);
            //打开和URL之间的连接
            URLConnection conn =  realUrl.openConnection();
            //设置通用的请求属性
            conn.setRequestProperty("accept", "*/*");
            conn.setRequestProperty("connection", "Keep-Alive");
            conn.setRequestProperty("user-agent",
                    "Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 6.0; Windows NT 5.1;SV1)");
            //发送POST请求必须设置如下两行
            conn.setDoOutput(true);
            conn.setDoInput(true);
            //获取URLConnection对象对应的输出流
            PrintWriter out = new PrintWriter(conn.getOutputStream());
            //发送请求参数
            out.print(param);
            //flush输出流的缓冲
            out.flush();
            // 定义 BufferedReader输入流来读取URL的响应
            BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(conn.getInputStream(), "utf-8"));
            String line;
            while ((line = in.readLine()) != null) {
                result += "\n" + line;
            }
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("发送POST请求出现异常" + e);
            e.printStackTrace();
        }
        return result;
    }
    //测试发送GET和POST请求
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        //发送GET请求
        String s = HttpUtil.sendGet("http://www.baidu.com",null);
        System.out.println(s);
        //发送POST请求
        String s1 = HttpUtil.sendPost("http://www.baidu.com", "query=美丽人生");
        System.out.println(s1);
    }
}
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压测执行结果对请求的结果进行了排序，所以打出来的明细是从小到大的。
方便计算95%响应时间。
压测的网址: https://www.baidu.com
压测总次数: 100
并发线程数: 10
总花费时间（毫秒）: 5084
平均花费时间（毫秒）: 50.84
95%时间（毫秒）: 731
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第0次： 15毫秒
第1次： 16毫秒
第2次： 16毫秒
第3次： 16毫秒
第4次： 16毫秒
第5次： 18毫秒
第6次： 18毫秒
第7次： 18毫秒
第8次： 18毫秒
第9次： 18毫秒
第10次： 18毫秒
第11次： 19毫秒
第12次： 19毫秒
第13次： 19毫秒
第14次： 19毫秒
第15次： 19毫秒
第16次： 20毫秒
第17次： 20毫秒
第18次： 20毫秒
第19次： 22毫秒
第20次： 22毫秒
第21次： 23毫秒
第22次： 23毫秒
第23次： 23毫秒
第24次： 24毫秒
第25次： 24毫秒
第26次： 24毫秒
第27次： 24毫秒
第28次： 25毫秒
第29次： 25毫秒
第30次： 25毫秒
第31次： 25毫秒
第32次： 26毫秒
第33次： 26毫秒
第34次： 26毫秒
第35次： 27毫秒
第36次： 28毫秒
第37次： 28毫秒
第38次： 29毫秒
第39次： 29毫秒
第40次： 30毫秒
第41次： 30毫秒
第42次： 30毫秒
第43次： 30毫秒
第44次： 31毫秒
第45次： 31毫秒
第46次： 32毫秒
第47次： 32毫秒
第48次： 33毫秒
第49次： 35毫秒
第50次： 35毫秒
第51次： 36毫秒
第52次： 36毫秒
第53次： 38毫秒
第54次： 41毫秒
第55次： 45毫秒
第56次： 45毫秒
第57次： 46毫秒
第58次： 50毫秒
第59次： 52毫秒
第60次： 55毫秒
第61次： 55毫秒
第62次： 56毫秒
第63次： 56毫秒
第64次： 57毫秒
第65次： 65毫秒
第66次： 107毫秒
第67次： 109毫秒
第68次： 109毫秒
第69次： 110毫秒
第70次： 120毫秒
第71次： 146毫秒
第72次： 187毫秒
第73次： 197毫秒
第74次： 223毫秒
第75次： 231毫秒
第76次： 232毫秒
第77次： 233毫秒
第78次： 237毫秒
第79次： 239毫秒
第80次： 244毫秒
第81次： 253毫秒
第82次： 255毫秒
第83次： 258毫秒
第84次： 263毫秒
第85次： 280毫秒
第86次： 313毫秒
第87次： 319毫秒
第88次： 342毫秒
第89次： 451毫秒
第90次： 480毫秒
第91次： 519毫秒
第92次： 601毫秒
第93次： 680毫秒
第94次： 695毫秒
第95次： 731毫秒
第96次： 769毫秒
第97次： 898毫秒
第98次： 1138毫秒
第99次： 2699毫秒
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Process finished with exit code 0
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真机结果
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