Java應(yīng)用程序性能調(diào)優(yōu)技巧有哪些

這篇文章將為大家詳細(xì)講解有關(guān)Java應(yīng)用程序性能調(diào)優(yōu)技巧有哪些，文章內(nèi)容質(zhì)量較高，因此小編分享給大家做個(gè)參考，希望大家閱讀完這篇文章后對(duì)相關(guān)知識(shí)有一定的了解。

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大多數(shù)開(kāi)發(fā)人員理所當(dāng)然地以為性能優(yōu)化很復(fù)雜，需要大量的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)。好吧，不能說(shuō)這是完全錯(cuò)誤的。優(yōu)化應(yīng)用程序以獲得最佳性能不是一件容易的事情。但是，這并不意味著如果你不具備這些知識(shí)，就不能做任何事情。

1.在你知道必要之前不要優(yōu)化

這可能是最重要的性能調(diào)整技巧之一。你應(yīng)該遵循常見(jiàn)的最佳實(shí)踐做法并嘗試高效地實(shí)現(xiàn)用例。但是，這并不意味著在你證明必要之前，你應(yīng)該更換任何標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)或構(gòu)建復(fù)雜的優(yōu)化。

在大多數(shù)情況下，過(guò)早優(yōu)化不但會(huì)占用大量時(shí)間，而且會(huì)使代碼變得難以閱讀和維護(hù)。更糟糕的是，這些優(yōu)化通常不會(huì)帶來(lái)任何好處，因?yàn)槟慊ㄙM(fèi)大量時(shí)間來(lái)優(yōu)化的是應(yīng)用程序的非關(guān)鍵部分。

那么，你如何證明你需要優(yōu)化一些東西呢？

首先，你需要定義應(yīng)用程序代碼的速度得多快，例如，為所有API調(diào)用指定最大響應(yīng)時(shí)間，或者指定在特定時(shí)間范圍內(nèi)要導(dǎo)入的記錄數(shù)量。在完成這些之后，你就可以測(cè)量應(yīng)用程序的哪些部分太慢需要改進(jìn)。然后，接著看第二個(gè)技巧。

2.使用分析器查找真正的瓶頸

在你遵循第一個(gè)建議并確定了應(yīng)用程序的某些部分需要改進(jìn)后，那么從哪里開(kāi)始呢？

你可以用兩種方法來(lái)解決問(wèn)題：

查看你的代碼，并從看起來(lái)可疑或者你覺(jué)得可能會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題的部分開(kāi)始。
或者使用分析器并獲取有關(guān)代碼每個(gè)部分的行為和性能的詳細(xì)信息。
希望不需要我解釋為什么應(yīng)該始終遵循第二種方法的原因。

很明顯，基于分析器的方法可以讓你更好地理解代碼的性能影響，并使你能夠?qū)Ｗ⒂谧铌P(guān)鍵的部分。如果你曾使用過(guò)分析器，那么你一定記得曾經(jīng)你是多么驚訝于一下就找到了代碼的哪些部分產(chǎn)生了性能問(wèn)題。老實(shí)說(shuō)，我第一次的猜測(cè)不止一次地導(dǎo)致我走錯(cuò)了方向。

3.為整個(gè)應(yīng)用程序創(chuàng)建性能測(cè)試套件

這是另一個(gè)通用技巧，可以幫助你避免在將性能改進(jìn)部署到生產(chǎn)后經(jīng)常會(huì)發(fā)生的許多意外問(wèn)題。你應(yīng)該總是定義一個(gè)測(cè)試整個(gè)應(yīng)用程序的性能測(cè)試套件，并在性能改進(jìn)之前和之后運(yùn)行它。

這些額外的測(cè)試運(yùn)行將幫助你識(shí)別更改的功能和性能副作用，并確保不會(huì)導(dǎo)致弊大于利的更新。如果你工作于被應(yīng)用程序若干不同部分使用的組件，如數(shù)據(jù)庫(kù)或緩存，那么這一點(diǎn)就尤其重要。

4.首先處理最大的瓶頸

在創(chuàng)建測(cè)試套件并使用分析器分析應(yīng)用程序之后，你可以列出一系列需要解決以提高性能的問(wèn)題。這很好，但它仍然不能回答你應(yīng)該從哪里開(kāi)始的問(wèn)題。你可以專注于速效方案，或從最重要的問(wèn)題開(kāi)始。

速效方案一開(kāi)始可能會(huì)很有吸引力，因?yàn)槟憧梢院芸祜@示第一個(gè)成果。但有時(shí)，可能需要你說(shuō)服其他團(tuán)隊(duì)成員或管理層認(rèn)為性能分析是值得的——因?yàn)闀簳r(shí)看不到效果。

但總的來(lái)說(shuō)，我建議首先處理最重要的性能問(wèn)題。這將為你提供最大的性能改進(jìn)，而且可能再也不需要去解決其中一些為了滿足性能需求的問(wèn)題。

常見(jiàn)的性能調(diào)整技巧到此結(jié)束。下面讓我們仔細(xì)看看一些特定于Java的技巧。

5.使用StringBuilder以編程方式連接String

有很多不同的選項(xiàng)來(lái)連接Java中的String。例如，你可以使用簡(jiǎn)單的+或+ =，以及StringBuffer或StringBuilder。

那么，你應(yīng)該選擇哪種方法？

答案取決于連接String的代碼。如果你是以編程方式添加新內(nèi)容到String中，例如在for循環(huán)中，那么你應(yīng)該使用StringBuilder。它很容易使用，并提供比StringBuffer更好的性能。但請(qǐng)記住，與StringBuffer相比，StringBuilder不是線程安全的，可能不適合所有用例。

你只需要實(shí)例化一個(gè)新的StringBuilder并調(diào)用append方法來(lái)向String中添加一個(gè)新的部分。在你添加了所有的部分之后，你就可以調(diào)用toString()方法來(lái)檢索連接的String。

下面的代碼片段顯示了一個(gè)簡(jiǎn)單的例子。在每次迭代期間，這個(gè)循環(huán)將i轉(zhuǎn)換為一個(gè)String，并將它與一個(gè)空格一起添加到StringBuilder sb中。所以，最后，這段代碼將在日志文件中寫(xiě)入“This is a test0 1 2 3 4 5 6 7 8 9”。

StringBuilder sb = new StringBuilder(“This is a test”);
for (int i=0; i<10; i++) {
  sb.append(i);
  sb.append(” “);
}
log.info(sb.toString());

正如在代碼片段中看到的那樣，你可以將String的第一個(gè)元素提供給構(gòu)造方法。這將創(chuàng)建一個(gè)新的StringBuilder，新的StringBuilder包含提供的String和16個(gè)額外字符的容量。當(dāng)你向StringBuilder添加更多字符時(shí)，JVM將動(dòng)態(tài)增加StringBuilder的大小。

如果你已經(jīng)知道你的String將包含多少個(gè)字符，則可以將該數(shù)字提供給不同的構(gòu)造方法以實(shí)例化具有定義容量的StringBuilder。這進(jìn)一步提高了效率，因?yàn)樗恍枰獎(jiǎng)討B(tài)擴(kuò)展其容量。

6.使用+連接一個(gè)語(yǔ)句中的String

當(dāng)你用Java實(shí)現(xiàn)你的第一個(gè)應(yīng)用程序時(shí)，可能有人告訴過(guò)你不應(yīng)該用+來(lái)連接String。如果你是在應(yīng)用程序邏輯中連接字符串，這是正確的。字符串是不可變的，每個(gè)字符串的連接結(jié)果都存儲(chǔ)在一個(gè)新的String對(duì)象中。這需要額外的內(nèi)存，會(huì)減慢你的應(yīng)用程序，特別是如果你在一個(gè)循環(huán)內(nèi)連接多個(gè)字符串的話。

在這些情況下，你應(yīng)該遵循技巧5并使用StringBuilder。

但是，如果你只是將字符串分成多行來(lái)改善代碼的可讀性，那情況就不一樣了。

Query q = em.createQuery(“SELECT a.id, a.firstName, a.lastName ”
+ “FROM Author a ”
+ “WHERE a.id = :id”);

在這些情況下，你應(yīng)該用一個(gè)簡(jiǎn)單的+來(lái)連接你的字符串。Java編譯器會(huì)對(duì)此優(yōu)化并在編譯時(shí)執(zhí)行連接。所以，在運(yùn)行時(shí)，你的代碼將只使用1個(gè)String，不需要連接。

7.盡可能使用基元

避免任何開(kāi)銷并提高應(yīng)用程序性能的另一個(gè)簡(jiǎn)便而快速的方法是使用基本類型而不是其包裝類。所以，最好使用int來(lái)代替Integer，使用double來(lái)代替Double。這允許JVM將值存儲(chǔ)在堆棧而不是堆中以減少內(nèi)存消耗，并作出更有效的處理。

8.試著避免BigInteger和BigDecimal

既然我們?cè)谟懻摂?shù)據(jù)類型，那么我們也快速瀏覽一下BigInteger和BigDecimal吧。尤其是后者因其精確性而受到大家的歡迎。但是這是有代價(jià)的。

BigInteger和BigDecimal比簡(jiǎn)單的long或double需要更多的內(nèi)存，并且會(huì)顯著減慢所有計(jì)算。所以，你如果需要額外的精度，或者數(shù)字將超過(guò)long的范圍，那么最好三思而后行。這可能是你需要更改以解決性能問(wèn)題的唯一方法，特別是在實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)算法的時(shí)候。

9.首先檢查當(dāng)前日志級(jí)別

這個(gè)建議應(yīng)該是顯而易見(jiàn)的，但不幸的是，很多程序員在寫(xiě)代碼的時(shí)候都會(huì)大多會(huì)忽略它。在你創(chuàng)建調(diào)試消息之前，始終應(yīng)該首先檢查當(dāng)前日志級(jí)別。否則，你可能會(huì)創(chuàng)建一個(gè)之后會(huì)被忽略的日志消息字符串。

這里有兩個(gè)反面例子。

// don't do this
log.debug(“User [” + userName + “] called method X with [” + i + “]”);
// or this
log.debug(String.format(“User [%s] called method X with [%d]”, userName, i));

在上面兩種情況中，你都將執(zhí)行創(chuàng)建日志消息所有必需的步驟，在不知道日志框架是否將使用日志消息的前提下。因此在創(chuàng)建調(diào)試消息之前，最好先檢查當(dāng)前的日志級(jí)別。

// do this
if (log.isDebugEnabled()) {
  log.debug(“User [” + userName + “] called method X with [” + i + “]”);
}

10.使用Apache Commons StringUtils.Replace而不是String.replace

一般來(lái)說(shuō)，String.replace方法工作正常，效率很高，尤其是在使用Java 9的情況下。但是，如果你的應(yīng)用程序需要大量的替換操作，并且沒(méi)有更新到最新的Java版本，那么我們依然有必要查找更快和更有效的替代品。

有一個(gè)備選答案是Apache Commons Lang的StringUtils.replace方法。正如Lukas Eder在他最近的一篇博客文章中所描述的，StringUtils.replace方法遠(yuǎn)勝Java 8的String.replace方法。

而且它只需要很小的改動(dòng)。即添加Apache Commons Lang項(xiàng)目的Maven依賴項(xiàng)到應(yīng)用程序pom.xml中，并將String.replace方法的所有調(diào)用替換為StringUtils.replace方法。

// replace this
test.replace(“test”, “simple test”);
// with this
StringUtils.replace(test, “test”, “simple test”);

11.緩存昂貴的資源，如數(shù)據(jù)庫(kù)連接

緩存是避免重復(fù)執(zhí)行昂貴或常用代碼片段的流行解決方案。總的思路很簡(jiǎn)單：重復(fù)使用這些資源比反復(fù)創(chuàng)建新的資源要便宜。

一個(gè)典型的例子是緩存池中的數(shù)據(jù)庫(kù)連接。新連接的創(chuàng)建需要時(shí)間，如果你重用現(xiàn)有連接，則可以避免這種情況。

你還可以在Java語(yǔ)言本身找到其他例子。例如，Integer類的valueOf方法緩存了-128到127之間的值。你可能會(huì)說(shuō)創(chuàng)建一個(gè)新的Integer并不是太昂貴，但是由于它經(jīng)常被使用，以至于緩存最常用的值也可以提供性能優(yōu)勢(shì)。

但是，當(dāng)你考慮緩存時(shí)，請(qǐng)記住緩存實(shí)現(xiàn)也會(huì)產(chǎn)生開(kāi)銷。你需要花費(fèi)額外的內(nèi)存來(lái)存儲(chǔ)可重用資源，因此你可能需要管理緩存以使資源可訪問(wèn)，以及刪除過(guò)時(shí)的資源。

所以，在開(kāi)始緩存任何資源之前，請(qǐng)確保實(shí)施緩存是值得的，也就是說(shuō)必須足夠多地使用它們。

最重要的還是那些與是什么編程語(yǔ)言無(wú)關(guān)的技巧：

在你知道必要之前不要優(yōu)化
使用分析器查找真正的瓶頸
首先處理最大的瓶頸

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