为什么初始调用 UUID.randomUUID() 很慢？

Question

给定以下生成 UUID.randomUUID() 的代码片段，我得到以下性能结果（以毫秒为单位）：

public static void main(String[] args) {
    long tmp = System.currentTimeMillis();
    UUID.randomUUID();
    tmp = printDiff(tmp);
    UUID.randomUUID();
    tmp = printDiff(tmp);
    UUID.randomUUID();
    tmp = printDiff(tmp);
    UUID.randomUUID();
    tmp = printDiff(tmp);
}

private static long printDiff(final long previousTimestamp) {
    long tmp = System.currentTimeMillis();
    System.out.printf("%s%n", tmp - previousTimestamp);
    return tmp;
}

结果：

JDK: 1.8 OS: Windows 7

为什么只有初次通话需要这么长时间？（将近 1 秒！）

Answer 1

第一次调用 UUID.randomUUID() 时，它必须初始化它在所有后续调用中使用的一些内部对象。

source code for UUID.randomUUID是：

public static UUID randomUUID() {
    SecureRandom ng = Holder.numberGenerator;

    byte[] randomBytes = new byte[16];
    ng.nextBytes(randomBytes);
    randomBytes[6]  &= 0x0f;  /* clear version        */
    randomBytes[6]  |= 0x40;  /* set to version 4     */
    randomBytes[8]  &= 0x3f;  /* clear variant        */
    randomBytes[8]  |= 0x80;  /* set to IETF variant  */
    return new UUID(randomBytes);
}

这里的Holder.numberGenerator是一个全局变量，第一次使用需要初始化：

private static class Holder {
    static final SecureRandom numberGenerator = new SecureRandom();
}

Answer 2

一次完成的是SecureRandom的初始化：

//from the source code of randomUUID
private static class Holder {
    static final SecureRandom numberGenerator = new SecureRandom();
}

但这还不是全部。那些零真的应该跳到你的脸上。所以操作耗时0毫秒；这是否意味着他们拿的少了？喜欢一些 nano-seconds 或者你做错了什么？

有一个合适的工具可以衡量这些东西，叫做 jmh。

@BenchmarkMode({ Mode.AverageTime, Mode.SingleShotTime })
@OutputTimeUnit(TimeUnit.MILLISECONDS)
@Warmup(iterations = 2, time = 2, timeUnit = TimeUnit.SECONDS)
@Measurement(iterations = 2, time = 2, timeUnit = TimeUnit.SECONDS)
@State(Scope.Benchmark)
public class UUIDRandom {

    public static void main(String[] args) throws RunnerException {
        Options opt = new OptionsBuilder().include(UUIDRandom.class.getSimpleName()).build();
        new Runner(opt).run();
    }

    @Benchmark
    @Fork(1)
    public UUID random() {
        return UUID.randomUUID();
    }
}

并且输出显示：

Benchmark          Mode  Cnt  Score   Error  Units
UUIDRandom.random  avgt    2  0.002          ms/op
UUIDRandom.random    ss    2  0.094          ms/op

确实 single-shot 时间比平均水平差得多。

Answer 3

基于 Java 8 个代码，看起来创建一个 SecureRandom 对象是 expensive.That 为什么他们推迟初始化直到需要（也称为惰性初始化）并在后续调用。

/*
 * The random number generator used by this class to create random
 * based UUIDs. In a holder class to defer initialization until needed.
 */
private static class Holder {
    static final SecureRandom numberGenerator = new SecureRandom();
}

为什么初始调用 UUID.randomUUID() 很慢？

Why is the initial call to UUID.randomUUID() slow?

java

performance

uuid