初探性能优化：入门指南与实践技巧

　　前言：“代码还没学好，就想着调优”，感觉经常听到这种话，想着先学习了解下调优，才能更好的从调优的角度去编写高质量的代码，于是开启了关于性能优化的学习。

有时候明明写的好好的程序，数据量一上来，不是慢就是报错，这是为什么？它到底怎么运行的？时间花在哪里了？想想淘宝双十一，一年比一年流畅，这性能还真是给力！

作为后端开发人员，更加关注的是服务器方面：服务器相应时间、吞吐量等，都是重要的性能参数。如雷贯耳的便是OOM、SOF了。

一：性能概述

程序性能一般有几个方面表现：

• 执行速度：程序反映是否迅速，响应时间长短。


• 内存分配：内存分配是否合理，是否过多地消耗内存或泄漏。


• 启动时间：程序从运行到可以正常的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。

二：性能参考指标

指标：

• 执行时间：一段代码从开始运行到结束所用的时间。


• 内存分配：程序运行时所占用的内存空间。


• CPU时间：线程占用CPU的时间。


• 磁盘吞吐量：I/O的使用情况。


• 网络吞吐量：网络的使用情况。


• 响应时间：系统对于某个用户的某种操作作出响应的时间。

1.木桶原理

其又称“短板理论”，核心是：一只木桶盛水的多少，并不取决于最高的那块木块，而是取决于最低的那块。

放到系统性能优化上，如果系统拥有充足的内存资源和CPU资源，但是如果I/O性能低下，系统的总体性能还是取决于当前最慢的磁盘I/O速度，而不是最优的CPU或内存。

基本上与之有关的可能还涉及到：磁盘I/O、网络操作、CPU、异常、数据库、锁竞争、内存等。

2.Amdahl律

加速比定义： 加速比=优化前系统耗时/优化后系统耗时

Speedup  ≤ 1/（F + （1-F)/N） F：必须串行化比重 N：CPU处理器数量

 三：调优层次

1.设计调优

凌驾于所有调优手段，往往需要在软件开发之前进行。在所有开发之前，需要评估出系统各种可能存在的问题，并给出合理的设计方案。

设计优化最大的一个特点，就是它可以规避某一个组件的性能问题，而不是改良该组件的实现。如：组件A需要等待某事件B才能触发某个行为。如果组件A通过循环监控不断检测事件B是否发生，其检测行为必然会占用部分系统资源，因此，开发人员必然在检测频率和资源消耗间取得平衡。如果检测频率太低，虽减少了资源占用，但是系统的实时反应性就会降低。

如果考虑在代码方面优化，就必须优化检测方法，以及求得一个合理的检测频率。

如果在设计层次方面优化，可以使用事件通知方式的将系统行为进行倒置。比如观察者模式：在事件B发生的时候，由事件B来通知组件A，从而触发组件A的行为。

2.代码调优

代码调优指的是在软件开发过程中、完成后、甚至维护过程中进行的对程序代码的改进和优化。

涉及诸多编码技巧，比如熟悉开语言的API，对算法、数据结构的灵活使用。如：HashMap和ConcurrentHashMap的安全性、ArrayList和LinkedList的随机访问性能等。

3.JVM调优

众所周知，java程序都是运行在JVM虚拟机上的，这一方面也是很重要的优化点。通常在软件开发后期进行。

首先需要了解JVM的运行原理、机制，内存结构，JVM组成等。

再就是JVM参数：堆大小、垃圾回收策略、GC参数、日志信息配置

四：数据库调优

1.应用层sql语句进行优化

数据库连接访问方面；sql优化技巧：如模糊查询、索引涉及的数据结构等，执行引擎（mysql）

2.数据库优化

合理表结构、表设计，提高多表级联查询效率等。分库分表分区等。以及索引的使用。

3.数据库软件优化

合理大小的共享池，缓存缓冲区等。

五：操作系统优化

虚拟内存、磁盘块大小、最大文件句柄数等。