深圳尚学堂Java培训：Java程序性能调优步骤（二）

3、性能调优

3.1JVM调优

3.1.1、代大小调优

① 避免新生代大小设置过小

1、避免频繁进行minor GC;2、可能导致minor GC对象直接进入旧生代,占据旧生代空间,触发FULL GC.

② 避免新生代设置过大

1、导致旧生代变小,可能导致FULL GC频繁执行;2、导致minor GC的耗时大幅度增加.

③ 避免survivor space过小或者过大

④ 根据具体代码合理设置新生代的存活周期.

3.2.1、GC策略调优

串行GC性能太差,因此实际应用时主要是应用并行和并发GC,大部分Web应用在处理哀求时设置了一个最大可同时处理的哀求数,当超出此哀求数时,会将之后的哀求放 入等待队列中,而这个等待队列也限制了大小.当等待队列满了后,仍然有哀求进入,那么这些哀求将丢弃,所有的哀求又都是有超时限制度.

在这种情况下如果触发了FULL GC造成应用暂停时间较长的FULL GC,则有可能等这次FULL GC之后,应用中很多哀求就超时或者被丢弃了.

从上面可以看出,Web应用非常需要一个对应用造成暂停时间较短的GC,再加上大部分Web应用的瓶颈都不在CPU上.因此对于Web应用而言,在G1还不够成熟的情况下,CMS GC是不错的选择.

3.2、程序调优

3.2.1、CPU us高的解决办法

① 执行线程无任何挂起动作,且一直运行,导致CPU没有机会去调度执行其他的线程,造成线程饿死的现象.

解决：对这种线程的动作增加Thread.sleep(int),以释放CPU的执行权,降低CPU的消耗.

原理：以损失单次执行性能为代价,但由于降低了CPU消耗,在多线程的情况下,反而提高了平均性能.

② 状态扫描.如：某线程要等其他线程改变了值才可以继续执行.

解决：改为采用wait/notify机制.

③ 循环次数过多、正则、计算等造成CPU us过高的情况.结合业务需求进行调优.code review是王道.

④ 频繁GC造成us高的情况,通过JVM调优或程序调优,降低GC的执行次数.

3.2.2、CPU sy高的解决办法

① 线程运行状态经常切换

解决：减少线程数,且使用线程池

② 线程之间锁竞争激烈

解决：尽可能降低锁的竞争.

1、使用并发包中的类(java.util.concurrent.*)

2、使用Treiber算法

3、使用Michael-Scott非阻塞队列算法(ConcurrentLinkedQueue就是典型的该算法的非阻塞队列)

4、通常没必要对整个办法加锁,只对需要控制资源的地方做加锁操作.

5、拆分锁,把独占锁拆分为多把锁,如：ConcurrentHashMap.很大程度上可以提高读写速度.

6、去除读写操作的互斥锁

③ 较多网络IO操作或者确实需要一些锁竞争机制(如数据库连接池),但为了能够支持高的并发量,在Java应用中又只能借助更多的线程来支撑.

解决：采用协程(Coroutine)来支持更高的并发量,避免并发量上涨之后造成CPU sy消耗严重、系统load迅速上涨和系统性能下降.

Java中目前主要可用于实现协程的框架为Kilim,早使用Kilim执行一项任务,并不创建Thread,而是采用Task.

3.3、文件IO消耗严重的解决办法

从程序角度看,造成文件IO消耗严重的原因主要是多个线程在写大量的数据到同一文件.导致文件很快变大.

从而写入速度越来越慢,并造成各线程激烈争抢文件锁,对于这种情况解决办法：

1、异步写入文件;2、批量读写;3、限流;4、限制文件大小;5、尽可能采用缓冲区等方式来读取文件内容

3.4、网络IO消耗严重的解决办法

从程序角度而言,造成网络IO消耗严重的主要原因是同时需要发送或接受的包太多.可采用限流.限流通常是限制发送packet的频率,从而在网络IO消耗可接受的情况下来发送packet.

3.5、内存消耗严重的情况

1、对JVM调优;2、代码调优;

代码调优的方式：

① 释放不必要的引用.如使用ThreadLocal,由于线程复用,ThreadLocal中存放的对象如未主动释放的话,不会被GC.应该在执行完毕执行ThreadLocal.set把对象清除,避免此有不必要的对象引用.

② 使用对象缓存池(享元模式)

③ 采用合理的缓存失效算法(FIFO、LRU、LFU等)

当缓存池达到最大容量后,如果再加入新对象时采用FIFO、LRU、LFU等失效算法.

④ 对于占据内存但又不是必须存在的对象使用SoftReference、WeakReference的方式进行缓存.

SoftReference在内存不够用的情况进行回收;WeakReference在FULL GC的情况下进行回收.

3.6、对于资源消耗不多,但程序执行慢的情况

3.6.1、锁竞争激烈—见3.2.2②

3.6.2、未充分利用硬件资源.

① 未充分利用CPU

启动多线程,但是单线程演变为多线程要加锁,如：单线程计算,拆分为多线程分别计算,最后合并结果 如：JDK7的fork-join框架.

② 未充分使用内存

数据库缓存、耗时资源缓存(数据库连接的创建、网络连接的创建等)、页面片段的缓存等.

结束语：从纯粹的软件角度调优来讲,充分而不过分的使用硬件资源,合理调整JVM以及合理使用JDK包是调优的三大有效原则,调优没有“银弹”.结合系统现状和多尝试不同的调优策略是找到合适调优办法的唯一途径.