Java程序性能优化——让你的java程序更快、更稳定

1、Java性能调优概述

　　1.1、Web服务器，响应时间、吞吐量是两个重要的性能参数。

　　1.2、程序性能的几个表现：

- 执行速度：程序的反映是否迅速，响应时间是否足够短
- 内存分配：分配是否合理，是否过多地消耗内存或泄露
- 启动时间：程序从运行到可以正常处理业务需要花费多长时间
- 负载承受能力：当系统压力上升时，系统的执行速度、响应时间的上升曲线是否平缓

　　1.3、木桶原理与性能瓶颈

　　　　根据木桶原理，系统的最终性能取决于系统中性能表现最差的组件。

　　　　有可能成为系统瓶颈的计算资源：

　　　　　　磁盘I/O：

　　　　　　网络操作：

　　　　　　CPU：

　　　　　　异常：

　　　　　　数据库：

　　　　　　锁竞争：

　　　　　　内存：

　　1.4、Amdahl定律

　　　　加速比=优化前系统耗时/优化后系统耗时

　　　　设加速比为Speedup，必须串行化的程序比重为F，CPU处理器数量为N，则有：

　　　　为了提高系统的速度，仅增加CPU处理器的数量并不一定能起到有效的作用，需要从根本上修改程序的串行行为，提高系统内可并行化的模块比重，在此基础上，合理增加并行处理器数量，才能以最小的投入，得到最大的加速比。

　　1.5 性能调优的层次

　　　　设计调优：软件开发之前；所有调优手段的最上层，对软件整体质量有决定性的影响。可以规避某一个组件的性能问题，而非改良该组件的实现。（需要熟悉：常用软件设计方法、设计模式、基本性能组件、常用优化思想）

　　　　代码调优：开发过程中或开发完成后；从微观上对性能的调整，是产生最直接影响的优化方法。熟悉相关的API，对算法、数据结构的灵活使用。

　　　　JVM调优：开发后期；对JVM的运行原理和基本内存结构有一定了解，然后根据程序特点，设置合理的JVM启动参数。

　　　　数据库调优：分为3个部分

　　　　　　应用层对SQL语句优化：编程技巧，指定列名避免使用*、使用PreparedStatement代替Statement等

　　　　　　数据库进行优化：冗余字段、水平切割、索引等

　　　　　　数据库软件进行优化：以Oracle为例，合理的共享池、缓存缓冲区或者PGA等

　　　　操作系统调优：linux，共享内存段、共享内存最大值、最小值、虚拟内存大小、磁盘的块大小等；wiindows，虚拟内存等

　　1.6基本调优策略和手段

　　　　优化的一般步骤：首先明确性能目标，指出优化的对象和最终目的。其次，在目标平台对软件进行测试，通过各种性能监控和统计工具，观测和确认当前系统是否已经达到相关目标，若已经达到，则不再优化；若未达到，则需要查找当前的性能瓶颈。

　　　　注意事项：不能为了优化而优化，需要进行慎重的评估。

2、设计优化

　　2.1、设计模式

　　　　2.1.1 单例模式

　　　　　　频繁使用的对象，可以省略创建对象所花费的时间。

　　　　　　由于new操作的次数减少，对系统内存的使用频率也会降低，减轻GC压力，缩短GC停顿时间。

　　　　　　延迟加载、多线程环境（内部类）：

public class StaticSingleton{

   private   StaticSingleton(){

       System.out.println("create");

   }

   private static class SingletonHolder{

       private static StaticSingleton instance = new StaticSingleton();

   }

   public static StaticSingleton getInstance(){

       return SingletonHolder.instance;

   }

}

　　　　　　反射机制，强行调用单例类的私有构造函数，生成多个单例。

　　　　　　程序的序列化和反序列化可能会破坏单例。

　　　　2.1.2 代理模式

　　　　　　原因：安全方面，屏蔽客户端直接访问真实对象；提升系统性能，对真实对象封装，从而达到延迟加载；远程调用中，处理远程方法调用的技术细节。

　　　　　　动态代理：使用字节码动态生成加载技术，在运行时生成加载类。

　　　　　　　方式：JDK自带的动态代理、CGLIB、Javassist或者ASM库。　　

　　　　2.1.3 享元模式

　　　　　　目的：提高系统性能，复用大对象，节省内存空间和对象创建时间。

　　　　　　核心思想：在一个系统中存在多个相同的对象，那么只需共享一份对象的拷贝，而不必为每一次使用都创建新的对象。

　　　　　　几个概念：享元工厂、抽象享元、具体享元类、Main

　　　　　　SAAS、租户

　　　　　　享元模式和对象池：享元对象不可相互替代，对象池中的对象都是等价的。