Java程序性能優(yōu)化讀書筆記（一）：Java性能調(diào)優(yōu)概述

2019-11-14 11:56:16

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供稿：網(wǎng)友

程序性能的主要表現(xiàn)點：

執(zhí)行速度：程序的反映是否迅速，響應(yīng)時間是否足夠短內(nèi)存分配：內(nèi)存分配是否合理，是否過多地消耗內(nèi)存或者存在內(nèi)存泄漏啟動時間：程序從運行到可以正常處理業(yè)務(wù)需要花費多少時間負(fù)載承受能力：當(dāng)系統(tǒng)壓力上升時，系統(tǒng)的執(zhí)行速度、響應(yīng)時間的上升曲線是否平緩

衡量程序性能的主要指標(biāo)：

執(zhí)行時間：程序從運行到結(jié)束所使用的時間CPU時間：函數(shù)或者線程占用CPU的時間內(nèi)存分配：程序在運行時占用內(nèi)容的空間磁盤吞吐量：描述I/O的使用情況網(wǎng)絡(luò)吞吐量：描述網(wǎng)絡(luò)的使用情況響應(yīng)時間：系統(tǒng)對用戶行為或者事件做出響應(yīng)的時間，響應(yīng)時間越短，性能越好

有可能成為系統(tǒng)性能瓶頸的幾個方面：

磁盤I/O：磁盤I/O讀寫的速度比內(nèi)容慢很多，如果程序中需要等待磁盤I/O處理，低效的磁盤I/O操作會拖累整個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作：由于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的不確定性，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)讀寫的操作可能比本地磁盤I/O更慢，如果，網(wǎng)絡(luò)操作處理不當(dāng)，也回成為系統(tǒng)瓶頸CPU：對計算資源要求較高的應(yīng)用，由于長時間、不間斷地大量占用CPU資源，那么對CPU的爭奪將導(dǎo)致系統(tǒng)性能問題異常：java中的異常捕獲和處理都是非常消耗資源的，如果代碼中高頻率的異常處理，那么代碼的整體系統(tǒng)能就會明顯下降數(shù)據(jù)庫：大量數(shù)據(jù)對數(shù)據(jù)庫的讀寫操作是相當(dāng)費時的，而往往很多代碼中需要等到數(shù)據(jù)庫操作完成之后才可以進(jìn)行后續(xù)操作，這種緩慢的同步操作也將會成為系統(tǒng)瓶頸鎖競爭：對于高并發(fā)的系統(tǒng)來講，鎖競爭是相當(dāng)激烈的，這對性能是一個極大的打擊，鎖競爭會明顯增加線程上下文切換的開銷，而往往這些開銷都是與應(yīng)用需求無關(guān)的系統(tǒng)開銷，白白占用CPU資源，帶來不了任何好處內(nèi)存：一般情況，只要應(yīng)用程序設(shè)計合理，內(nèi)存在讀寫速度上不太可能成為性能瓶頸。除非程序中進(jìn)行了高頻率的內(nèi)存交換和掃描。內(nèi)存成為系統(tǒng)瓶頸的最可能的情況就是內(nèi)存大小不足。如果應(yīng)用程序中將一些常用的核心數(shù)據(jù)存入內(nèi)存，這個一定程度上會降低程序性能，因此，在將常用數(shù)據(jù)寫入內(nèi)存的時候，要注意一些優(yōu)化處理

性能調(diào)優(yōu)的層次：

設(shè)計調(diào)優(yōu)：處于所有調(diào)優(yōu)手段的上層，在軟件開發(fā)之前進(jìn)行，軟件設(shè)計和架構(gòu)對軟件整體質(zhì)量有決定性的影響，所以，設(shè)計調(diào)優(yōu)對系統(tǒng)性能的影響也是最大的。其他方面的優(yōu)化都是對系統(tǒng)微觀層面上量的優(yōu)化，而設(shè)計優(yōu)化是對系統(tǒng)在宏觀方面上質(zhì)的優(yōu)化。一個良好的系統(tǒng)設(shè)計可以規(guī)避很多潛在的性能問題，因此，盡可能多花時間在系統(tǒng)設(shè)計上，是創(chuàng)建高性能程序的關(guān)鍵代碼調(diào)優(yōu)：發(fā)生在軟件開發(fā)的過程中、軟件開發(fā)完成后、軟件維護(hù)過程中，對代碼進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，要求開發(fā)員熟悉語言的API、在合適場景使用正確的API、對算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)靈活運用JVM調(diào)優(yōu)：需要對JVM運行原理和基本內(nèi)存結(jié)構(gòu)有一定了解，然后依據(jù)應(yīng)用程序的特點，設(shè)置合理的JVM啟動參數(shù)數(shù)據(jù)庫調(diào)優(yōu)：主要包括在應(yīng)用層對SQL語句進(jìn)行優(yōu)化，對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行優(yōu)化（設(shè)計具有良好表結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫），對數(shù)據(jù)庫軟件進(jìn)行優(yōu)化（比如使用Oracle數(shù)據(jù)庫，需要設(shè)置合理大小的共享池、緩存緩沖區(qū)等）操作系統(tǒng)調(diào)優(yōu)：不同類型的操作系統(tǒng)，調(diào)優(yōu)的手段和參數(shù)可能會有所不同。在主流額UNIX系統(tǒng)中，共享內(nèi)存段、信號量、共享內(nèi)存最大值、共享內(nèi)存最小值等都是可以進(jìn)行優(yōu)化的系統(tǒng)資源

基本調(diào)優(yōu)策略和手段

明確性能優(yōu)化的目標(biāo)，確定優(yōu)化的對象和最終目的（首先定位到系統(tǒng)的性能瓶頸，確定相關(guān)代碼進(jìn)行代碼優(yōu)化，如已無代碼優(yōu)化空間，則要考慮其他方面的優(yōu)化：JVM優(yōu)化、數(shù)據(jù)庫層面的優(yōu)化、操作系統(tǒng)層面的優(yōu)化等）對性能優(yōu)化要進(jìn)行嚴(yán)格的測試