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Java性能優(yōu)化的五大技巧
要對(duì)你的 java 代碼進(jìn)行優(yōu)化，需要理解 java 不同要素之間的相互作用，以及它是如何與其運(yùn)行時(shí)的操作系統(tǒng)進(jìn)行交互的。使用下面這五個(gè)技巧和資源，開(kāi)始學(xué)習(xí)如何分析和優(yōu)化你的代碼吧。
在我們開(kāi)始之前, 你也許會(huì)擔(dān)心許可的問(wèn)題. Java 為 Oracle 公司所有，遵循 Oracle 的 BCL 許可，該許可證不是一個(gè)免費(fèi)/開(kāi)源許可證。即便如此， 仍然有許多開(kāi)源項(xiàng)目由 Oracle 公司的 Java 開(kāi)發(fā)。 OpenJDK 是 java 平臺(tái)自由軟件的實(shí)現(xiàn)，遵循 GPL v2 許可。 (更多信息請(qǐng)參見(jiàn)維基百科 Free Java implementations。)
讓我們開(kāi)始吧
性能優(yōu)化取決于多個(gè)因素，包括垃圾收集、虛擬機(jī)和底層操作系統(tǒng)(OS)設(shè)置。有多個(gè)工具可供開(kāi)發(fā)人員進(jìn)行分析和優(yōu)化時(shí)使用，你可以通過(guò)閱讀 Java Tools for Source Code Optimization and Analysis 來(lái)學(xué)習(xí)和使用它們。如果你正苦苦掙扎于術(shù)語(yǔ)和 Java 的原理，可以先去查看 Livecoding Java category page，上面有直播，存檔的視頻，以及一些其他有用的信息。
“視情況而定”
必須要明白的是，沒(méi)有兩個(gè)應(yīng)用程序可以使用相同的優(yōu)化方式，也沒(méi)有完美的優(yōu)化 java 應(yīng)用程序的參考路徑。使用最佳實(shí)踐并且堅(jiān)持采用適當(dāng)?shù)姆绞教幚硇阅軆?yōu)化。想要達(dá)到真正最高的性能優(yōu)化，你作為一個(gè) Java 開(kāi)發(fā)人員，需要對(duì) Java 虛擬機(jī)(JVM)和底層操作系統(tǒng)有正確的理解：
JVM 和底層操作系統(tǒng)：Java 虛擬機(jī)是任何 Java 程序的家。閱讀 JVM internals guide 了解更多有關(guān)于 JVM 內(nèi)部和操作系統(tǒng)差異的內(nèi)容。
JVM 分布模型：Java 分布模型為您的應(yīng)用程序處理多個(gè)JVM實(shí)例。分布模型提高了應(yīng)用程序的性能，因?yàn)樗@得更多的資源來(lái)工作。你可以用兩種方法繼續(xù)優(yōu)化。第一種方法是在一個(gè)堆大小為2GB或8GB的單服務(wù)器運(yùn)行多個(gè) JVM。第二種方法是在多個(gè)服務(wù)器上運(yùn)行單個(gè) JVM。正確方法的選擇取決于多個(gè)因素，包括可用性和響應(yīng)性。
JVM 體系結(jié)構(gòu)：選擇正確的 JVM 體系結(jié)構(gòu)對(duì)于性能來(lái)說(shuō)是很重要的。你可以選擇 64 位或者 32 位的 JVM 機(jī)器。 一般來(lái)說(shuō)，32 位 JVM 的性能比它對(duì)應(yīng)的 64 位 JVM 要好。 只有當(dāng)你需要的堆大小大于 3 GB 時(shí)，才選擇 64 位的 JVM。
清楚了性能優(yōu)化和其要素,現(xiàn)在我們可以專注于那些可以優(yōu)化你的Java應(yīng)用的技巧.
1. 調(diào)整垃圾收集(GC)
由于垃圾收集的復(fù)雜性,很難發(fā)現(xiàn)你的應(yīng)用的準(zhǔn)確性能.不過(guò),如果你真的想優(yōu)化你的應(yīng)用,你應(yīng)該相應(yīng)地處理垃圾收集.通用的準(zhǔn)則是調(diào)整GC設(shè)置并同時(shí)執(zhí)行性能分析.
一旦你對(duì)結(jié)果感到滿意,你可以停止該過(guò)程并尋求其他優(yōu)化方式.確保除了在平均事務(wù)處理時(shí)間之外,你還留心了異常值.這些異常值是造成Java應(yīng)用緩慢的真正的罪魁禍?zhǔn)撞⑶液茈y找到.
此外,你要明白應(yīng)用運(yùn)行期間性能下降的效應(yīng).在每單個(gè)cpu時(shí)鐘內(nèi)的緩慢操作是可以忽略的,但在每單個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)中的緩慢操作則是非常昂貴的消耗.但是你應(yīng)該根據(jù)性能短板選擇你的優(yōu)化策略,并應(yīng)該根據(jù)工作負(fù)載來(lái)優(yōu)化應(yīng)用.
2. 正確地選擇適合你的GC算法
讓我們更深入地探討GC優(yōu)化.畢竟,GC優(yōu)化是要處理的整個(gè)優(yōu)化問(wèn)題中最基本的.目前,Java中有四種供你選擇的垃圾收集算法.每種算法滿足不同的需求,因此你要選擇(適合你的需求的).很多開(kāi)發(fā)人員正是因?yàn)椴涣私釭C算法而未能優(yōu)化他們的應(yīng)用.
這四個(gè)算法分別是串行回收器,并行/吞吐量回收器,CMS回收器和G1回收器.想要了解更多關(guān)于每種垃圾收集器的信息及它們是如何工作的,請(qǐng)查看這篇來(lái)自Takipi博客的非常棒的文章Garbage Collectors—Serial vs. Parallel vs. CMS vs. G1. 這篇文章同時(shí)還討論了Java8對(duì)GC算法的影響及其他細(xì)節(jié)上的改變.
讓我們?cè)倩氐紾C算法上,根據(jù)Understanding Java Garbage Collection這篇文章所述,并發(fā)標(biāo)記和清除GC(即"CMS")算法才是適合網(wǎng)絡(luò)服務(wù)端應(yīng)用的最佳算法.并行GC算法適合那些內(nèi)部可預(yù)測(cè)的應(yīng)用.
G1和CMS是并發(fā)操作的理想選擇,但仍然會(huì)引起(應(yīng)用)頻繁停頓.實(shí)際的選擇取決于你如何取舍.舉例來(lái)說(shuō),盡管選擇并行算法會(huì)帶來(lái)更長(zhǎng)的GC停頓時(shí)間,但相較于其他GC算法,選擇并行算法仍是一個(gè)好主意.
3.Java 堆
Java內(nèi)存堆在迎合內(nèi)存需求方面擔(dān)任了至關(guān)重要角色.通常更好的做法是初始時(shí)分配最小的堆,然后通過(guò)持續(xù)的測(cè)試不斷增加它的大小.大多數(shù)時(shí)候優(yōu)化問(wèn)題都可以通過(guò)增加堆的大小解決,但如果存在大量的GC開(kāi)銷,則該解決方案不起作用.
GC開(kāi)銷還會(huì)使吞吐量急劇下降,進(jìn)而使得應(yīng)用難以形容的慢.此外,及早調(diào)整GC可以幫助你避免堆大小分配的問(wèn)題.開(kāi)始的時(shí)候,你可以選擇任何1GB到8GB的堆大小.當(dāng)你選擇正確的堆大小,老生代和新生代對(duì)象的概念也就不需要了.
總而言之,堆大小應(yīng)該取決于老生代和新生代對(duì)象的比率,之前的GC優(yōu)化和對(duì)象集合(即所有對(duì)象占用的內(nèi)存大小).
4. 關(guān)鍵應(yīng)用優(yōu)化
關(guān)鍵代碼優(yōu)化是優(yōu)化你的Java應(yīng)用最好的方式.如果你的應(yīng)用對(duì)GC和堆優(yōu)化沒(méi)有反應(yīng),那么最好是做架構(gòu)改進(jìn)并關(guān)注于你的應(yīng)用是如何處理信息的.使用聰明的算法并管理好對(duì)象就能解決大量的問(wèn)題,包括內(nèi)存碎片,堆大小問(wèn)題和垃圾收集的問(wèn)題.
5.使用最優(yōu)的函數(shù)
Java提供了多個(gè)函數(shù)來(lái)提升算法效率.如果你使用StringBuilder代替簡(jiǎn)單的String,你可以得到微乎其微的性能提升.不過(guò),我們還有其他方式在代碼層面進(jìn)行優(yōu)化.讓我們看看下面這些優(yōu)化方法.
使用StringBuilder代替+操作符.
避免使用iterator().
多使用棧帶來(lái)的好處.
避免使用正則表達(dá)式,使用Apache Commons Lang作為代替.
遠(yuǎn)離遞歸.遞歸會(huì)占用大量資源!
.查看更多關(guān)于代碼的優(yōu)化Top 10 Easy Performance. Optimisations in Java.
結(jié)論
java的性能優(yōu)化可是一個(gè)大課題， 藉著這片文章拋磚引玉。如果您認(rèn)為文章還需要添加補(bǔ)充，別忘了在下面的評(píng)論中分享您的觀點(diǎn)。
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