Java程序性能优化之性能概述

性能的基本概念

一）、什么叫程序的性能？

程序运行所需的内存和时间。

二）、性能的表现形式：

1）.执行速度： 程序的反应是否迅速，响应时间是否足够短。

2）.启动时间：程序从运行到可以处理正常业务所需要的时间。

3）.内存分配： 内存分配是否合理，是否过多的消耗内存或者存在泄露

4）.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。

三）、衡量性能的基本指标：

1）.执行时间：一段代码从开始到结束所需的时间。

2）.CPU时间：函数或线程占用CPU的时间。

3）.内存分配：程序在运行时所占用内存的空间。

4）.磁盘吞吐量：磁盘I/O的使用情况。

5）.网络吞吐量：网络的使用情况。

6）.响应时间：系统对某用户行为或者事件作出响应的时间。

四）、木桶原理

什么叫木桶原理？

一个木桶能乘多少水不取决于最高的那块木板，而取决于最短那一块。

一个系统的总体性能不取决于系统性能表现最好的组件，而取决于性能表现最差的组件。

五）、什么叫性能瓶颈？

木桶中最短的那一个木板，影响系统的总体性能，系统性能表现最差的组件。

六）、系统的性能瓶颈类型：

根据应用的特点不同，任何计算机资源都有可能成为系统瓶颈。

七）、可能成为系统瓶颈的计算资源：

1）.磁盘I/O: 读写速度慢。

2）.网络操作： 网络环境的不确定性，会导致网络操作速度慢。

3）.CPU: 对资源要求较高的应用，长时间、大量的占用资源，对CPU的争夺也会导致性能问题。

4）.异常： 异常的捕获和处理非常消耗资源。

5）.数据库： 海量数据的读写操作相当费时。

6）.锁竞争： 锁竞争会明显增加线程上下文的开销。

7）.内存： 内存大小不足，应用程序只能尽可能的将常用的核心数据读入内存。

八）、Amdahl（阿姆达尔）定律

参考：https://blog.csdn.net/thinkpad_zj/article/details/80240787

定义了加速比与系统并行度和处理器数量的关系

加速比：

加速比 = 1 / ( 串行化比重 + （并行化比重 / cpu数量）)

加速比越高，程序性能优化越好。

程序性能优化效果取决于串行化比重和cpu数量，串行化比重越低，CPU数量越多，则优化效果越好。

串行： 只能一个人去做这件事

例如：烧开水,烧一壶开水 ，水开时间要2分钟，你增加多几个人在那里烧，但开水开的时间是不可变的。

并行： 可以多个人去干这件事

例如：扫地，一个人需要2分钟，多加一个人要1分钟，人越多扫地用时越短

九）、性能调优

性能调优的分类：

1）.设计调优： 在软件开发前执行，评估系统的潜在问题，规避某一组件的执行问题

2）.代码调优： 在软件开发过程中，在软件开发完成后，在软件维护过程中对程序代码进行改进和优化

                要求：熟悉相关的语言的API, 对算法，数据结构灵活运用

3）.JVM调优： 系统运行期， 设置合理的JVM启动参数

                    JVM是java软件的运行平台，JVM的各项参数会直接影响java程序的性能。例如：JVM堆的大小、
                    垃圾回收策略
                     要求：了解JVM的运行原理和基本内存结构。

4）.数据库调优：

4.1 、在应用层对sql语句进行优化
例：在对大量拥有相同结构的查询使用PrepareStatement，不使用statement
            在使用select查询时，避免使用星号
	4.2、对数据库进行优化
建立具有良好表结构的数据库
例：使用表分区技术，建立索引
4.3、对数据库软件进行优化
例：设置合理大小的共享池、缓存缓冲区

5）.操作系统调优

十）、性能优化的步骤

确立性能目标 -----》 对软件进行性能测试 -------- 》若未达到性能目标 ------- 》找出系统瓶颈并改进 ----- 》继续测试 ----- 》直至达到所需的性能目标