JAVA程序性能优化--笔记1、Java性能调优的相关知识概述_java优化调用次数和调用时间的区别-程序员宅基地

程序的性能通过以下几个方面来表现：

执行速度：程序的反映是否迅速，响应时间是否足够短。

内存分配：内存分配是否合理，是否过多地消耗内存或者存在泄漏。

启动时间：程序从运行到可以正常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。

可以用于定量评测的性能指标有：

执行时间：一段代码从开始运行到运行结束，所使用的时间。

CPU时间：函数或者线程占用CPU的时间。

内存分配：程序在运行时占用的内存空间。

磁盘吞吐量：描述I/O的使用情况。

网络吞吐量：描述网络的使用情况。

响应时间：系统对某用户行为或者事件做出响应的时间。响应时间越短，性能越好。

Amdahl定律是计算机科学中非常重要的定律，它定义了串行系统并行化后加速比的计算公式和理论上限。

加速比定义：加速比=优化前系统耗时/优化后系统耗时

所谓加速比，就是优化前的耗时与优化后耗时的比值。加速比越高，表明优化效果越明显。Amdahl定律给出了加速比与系统并行度和处理器数量的关系。设加速比为 Speedup，系统内必须串行化的程序比重为 F，CPU处理器数量为 N，则有：

系统进行优化除了最常见的代码优化外，在软件架构上、JVM虚拟机层、数据库以及操作系统层面都可以通过各种手段进行调优，从而在整体上提升系统的性能。

进行JVM层面的调优，需要开发人员对JVM的运行原理和基本内存结构有一定了解。如，堆内存的结构、GC的种类等。然后，依据应用程序的特点，设置合理的JVM启动参数。

对数据库的调优可以分为3个部分：在应用层对SQL语句进行优化；对数据库进行优化；对数据库软件进行优化。

主流UNIX系统中，共享内存段、信号量、共享内存最大值（shmmax）、共享内存最小值（shmmin）等都是可以进行优化的系统资源。此外，如最大文件句柄数、虚拟内存大小、磁盘的块大小等参数都可能对软件的性能产生影响。

优秀的设计模式对系统性能影响远比代码优化要明显；常见的与性能相关的设计模式有：单例模式、代理模式、享员模式、装饰者模式、观察者模式；除此之外，还可以通过value object模式减少网络数据传输、使用代理业务模式添加远程调用缓存、对象池技术、负载均衡，以及时间和空间的互相转换等。

在代码层面优化Java程序，与设计优化相比，更具有技巧性。并且贯穿于软件编码始终。比如：Java字符串优化，一遍更高效的使用字符串；Vector、ArrayList等核心数据结构优化；使用NIO提高I/O性能；Java中引用了型的使用等。

在现在Java程序开发和应用中，多核服务器、并发编程不可或缺。并行程序的开发与优化能够充分利用CPU。

并行程序优化涉及到的主要知识点：

多线程设计模式：Future模式、Master-Worker模式、Guarded Suspeionision模式、不变模式以及生产者-消费者模式等。

JDK内置多线程开发框架和各种线程池。

JDK内置的并发数据结构；

Java并发控制方式，如内部锁、重入锁、读写锁、ThreadLocal变量、信号量，以及锁优化；

无锁方式提高并发程序性能和轻量级的协程获得更高的并行度。

JVM调优是JVM虚拟机层面的性能调优方法。选择合适的JVM参数运行Java应用程序，可以使得系统性能最优。JVM优化需要熟悉JVM内存模型结构、与内存分配相关的JVM参数、垃圾回收机制等。

最后，为了获取准确的Java程序性能信息，需要借助各种辅助工具。如Linux或Windows下获取性能指标的主要命令和工具、JDK自带的获取Java程序堆信息、线程信息的相关工具、MAT内存分析工具等。

本文链接：https://blog.csdn.net/u010105645/article/details/107246556

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