如何對Java進(jìn)行性能優(yōu)化

如何對Java進(jìn)行性能優(yōu)化？其實(shí)要解決這個(gè)問題也不難，為此小編總結(jié)了這篇文章，下面我們一起來看看Java進(jìn)行性能優(yōu)化的注意事項(xiàng)以及優(yōu)化方式。

Java性能調(diào)優(yōu)要注意什么？

1、調(diào)優(yōu)步驟：衡量系統(tǒng)現(xiàn)狀、設(shè)定調(diào)優(yōu)目標(biāo)、尋找性能瓶頸、性能調(diào)優(yōu)、衡量是否到達(dá)目標(biāo)(如果未到達(dá)目標(biāo)，需重新尋找性能瓶頸）、性能調(diào)優(yōu)結(jié)束。
　　

2、性能瓶頸的表象：資源消耗過多、外部處理系統(tǒng)的性能不足、資源消耗不多但程序的響應(yīng)速度卻仍達(dá)不到要求。

3、外部處理系統(tǒng)的性能不足：所調(diào)用的其他系統(tǒng)提供的功能或數(shù)據(jù)庫操作的響應(yīng)速度不夠。資源消耗不多但程序的響應(yīng)速度卻仍達(dá)不到要求：程序代碼運(yùn)行效率不夠高、未充分使用資源、程序結(jié)構(gòu)不合理。
　　

4、CPU消耗分析：CPU主要用于中斷、內(nèi)核、用戶進(jìn)程的任務(wù)處理，優(yōu)先級為中斷>內(nèi)核>用戶進(jìn)程。
　　

5、上下文切換：每個(gè)線程分配一定的執(zhí)行時(shí)間，當(dāng)?shù)竭_(dá)執(zhí)行時(shí)間、線程中有IO阻塞或高優(yōu)先級線程要執(zhí)行時(shí)，將切換執(zhí)行的線程。在切換時(shí)要存儲目前線程的執(zhí)行狀態(tài)，并恢復(fù)要執(zhí)行的線程的狀態(tài)。對于Java應(yīng)用，典型的是在進(jìn)行文件IO操作、網(wǎng)絡(luò)IO操作、鎖等待、線程Sleep時(shí)，當(dāng)前線程會進(jìn)入阻塞或休眠狀態(tài)，從而觸發(fā)上下文切換，上下文切換過多會造成內(nèi)核占據(jù)較多的CPU的使用。
　　

6、運(yùn)行隊(duì)列：每個(gè)CPU核都維護(hù)一個(gè)可運(yùn)行的線程隊(duì)列。系統(tǒng)的load主要由CPU的運(yùn)行隊(duì)列來決定。運(yùn)行隊(duì)列值越大，就意味著線程會要消耗越長的時(shí)間才能執(zhí)行完成。
　　

7、利用率：CPU在用戶進(jìn)程、內(nèi)核、中斷處理、IO等待、空閑，這五個(gè)部分使用百分比。
　　

8、網(wǎng)絡(luò)IO消耗分析：對于分布式Java應(yīng)用，網(wǎng)卡中斷是不是均衡分配到各CPU(cat/proc/interrupts查看)。
　　

9、文件IO消耗分析：Linux在操作文件時(shí)，將數(shù)據(jù)放入文件緩存區(qū)，直到內(nèi)存不夠或系統(tǒng)要釋放內(nèi)存給用戶進(jìn)程使用。所以通常情況下只有寫文件和第一次讀取文件時(shí)會產(chǎn)生真正的文件IO。對于Java應(yīng)用，造成文件IO消耗高主要是多個(gè)線程需要進(jìn)行大量內(nèi)容寫入（例如頻繁的日志寫入）的動作、磁盤設(shè)備本身的處理速度慢、文件系統(tǒng)慢、操作的文件本身已經(jīng)很大。
　　

10、JVM堆外的內(nèi)存：swap的消耗、物理內(nèi)存的消耗、JVM內(nèi)存的消耗。
　　

11、文件IO消耗嚴(yán)重的解決方法：從程序的角度而言，造成文件IO消耗嚴(yán)重的原因主要是多個(gè)線程在寫進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)到同一文件，導(dǎo)致文件很快變得很大，從而寫入速度越來越慢，并造成各線程激烈爭搶文件鎖。

Java性能調(diào)優(yōu)有哪些方式？

1、設(shè)計(jì)調(diào)優(yōu)
　　

設(shè)計(jì)調(diào)優(yōu)處于Java性能調(diào)優(yōu)手段的上層，它往往須要在軟件開發(fā)之前進(jìn)行。在軟件開發(fā)之前，系統(tǒng)架構(gòu)師應(yīng)該就評估系統(tǒng)可能存在的各種潛在問題和技術(shù)難點(diǎn)，并給出合理的設(shè)計(jì)方案，因?yàn)檐浖O(shè)計(jì)和系統(tǒng)架構(gòu)對軟件總體設(shè)計(jì)質(zhì)量有決定性的影響。所以，設(shè)計(jì)調(diào)優(yōu)對系統(tǒng)的性能影響也是最大的，如果代碼調(diào)優(yōu)、JVM調(diào)優(yōu)都是對系統(tǒng)微觀層次的量的優(yōu)化，那設(shè)計(jì)調(diào)優(yōu)就是對系統(tǒng)質(zhì)的優(yōu)化.
　　

設(shè)計(jì)調(diào)優(yōu)的一大顯著特征是：它能夠規(guī)避某一個(gè)組件的性能問題，而是改良組件的實(shí)現(xiàn)；打個(gè)比方，組件A通過循環(huán)監(jiān)控不斷的檢測時(shí)間E是否發(fā)生，其檢測行為必定會占用部分系統(tǒng)資源。因此，開發(fā)者必須檢測頻率和資源消耗上取得平衡。假設(shè)檢測頻率太低，盡管降低了資源消耗，可是系統(tǒng)實(shí)時(shí)反應(yīng)性就會降低；假設(shè)進(jìn)行代碼層的調(diào)優(yōu)，就須要優(yōu)化檢測方法的實(shí)現(xiàn)及要求得一個(gè)最為恰當(dāng)?shù)臋z測頻率。對于這個(gè)問題，我們就能夠用設(shè)計(jì)模式中的觀察者模式 ，當(dāng)事件E發(fā)生的時(shí)刻，由事件E通知組件A，從而觸發(fā)組件A的行為。這樣的設(shè)計(jì)從根本上攻克了存在性能隱患的循環(huán)監(jiān)控，從根本上攻克了這一問題。進(jìn)行設(shè)計(jì)調(diào)優(yōu)時(shí)，設(shè)計(jì)人員和必須熟悉經(jīng)常使用的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)模式，以及主要的性能組件和經(jīng)常使用的優(yōu)化思想，并將其有機(jī)地集成在軟件系統(tǒng)中。

　2、代碼調(diào)優(yōu)

代碼調(diào)優(yōu)是在軟件開發(fā)中，或者是軟件開發(fā)完畢后，軟件維護(hù)過程中進(jìn)行的程序代碼的改進(jìn)和優(yōu)化。代碼優(yōu)化涉及諸多編碼技巧，須要開發(fā)者熟悉相關(guān)的語言API ，并在適合的場景中正確的使用相關(guān)API或類庫。同一時(shí)候，對算法，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的靈活使用，也是代碼優(yōu)化的一個(gè)重要內(nèi)容。
　　

盡管代碼優(yōu)化時(shí)，從微觀上對性能進(jìn)行調(diào)整，可是一個(gè)好的實(shí)現(xiàn)和一個(gè)壞的實(shí)現(xiàn)，對系統(tǒng)的影響也是非常大的。還是打個(gè)比方，相同作為List的實(shí)現(xiàn)，LinkedList和ArrayList在隨機(jī)訪問上的性能卻差了好幾個(gè)量級；比方相同是文件讀寫的實(shí)現(xiàn)，使用Stream方式和使用JAVA NIO的方式，其系能可能又會是還有一個(gè)數(shù)量級。因此，盡管與設(shè)計(jì)優(yōu)化相比，筆者將代碼優(yōu)化成為在微觀層面上的優(yōu)化，但它卻是對系統(tǒng)性能產(chǎn)生最直接影響的優(yōu)化方法。

3、JVM調(diào)優(yōu)
　　

因?yàn)镴AVA軟件總是執(zhí)行在JVM虛擬機(jī)之上。對JVM虛擬機(jī)進(jìn)行優(yōu)化，也能一定程度上的提升JAVA程序的性能。JVM通常能夠在軟件開發(fā)后期進(jìn)行，如在開發(fā)完畢或者是軟件開發(fā)的某一里程碑階段。作為JAVA軟件的執(zhí)行平臺，JVM的各項(xiàng)參數(shù)將會直接影響JAVA程序的性能。舉個(gè)例子，JVM的堆大小，垃圾回收策略等等。要進(jìn)行JVM層面的調(diào)優(yōu)。須要開發(fā)者對JVM的執(zhí)行原理和基本內(nèi)存結(jié)構(gòu)有一定的了解。如，堆內(nèi)存的結(jié)構(gòu)，GC的種類等。然后，根據(jù)引用程序的特點(diǎn)，設(shè)置合理的JVM啟動參數(shù)。

4、數(shù)據(jù)庫調(diào)優(yōu)
　　

對絕大部分應(yīng)用系統(tǒng)而言，數(shù)據(jù)庫是不可缺少的一部分，JAVA程序能夠使用JDBC的方式連接數(shù)據(jù)庫。對數(shù)據(jù)庫的調(diào)優(yōu)能夠分為三個(gè)部分：在應(yīng)用層對SQL語句進(jìn)行優(yōu)化；對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行優(yōu)化。對數(shù)據(jù)庫軟件進(jìn)行優(yōu)化。在應(yīng)用層優(yōu)化數(shù)據(jù)庫訪問。涉及大量的編程技巧。比方。當(dāng)使用JDBC進(jìn)行查詢的時(shí)候，對于大量擁有相同結(jié)構(gòu)的SQL查詢，能夠使用PerparedStatement取代Statement。以提高數(shù)據(jù)庫的查詢效率。在使用Select語句中，顯示指定要查詢的列名 ，避免使用*在對數(shù)據(jù)庫優(yōu)化時(shí)，主要目的是建立一個(gè)具有良好表結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫。在對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行優(yōu)化時(shí)。主要目的是建立一個(gè)具有良好表結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫。比如，為了提高多表級聯(lián)查詢效率，能夠合理地使用冗余字段。對于大表。能夠使用行數(shù)據(jù)來水平分割，為了提高數(shù)據(jù)庫的查詢效率，能夠建立有效且事宜的索引
　　

5、操作系統(tǒng)調(diào)優(yōu)
　　

操作系統(tǒng)，調(diào)優(yōu)的手段和參數(shù)可能有所不同。比如，在主流Unix系統(tǒng)中，共享內(nèi)存段。信號量，共享內(nèi)存最大值。共享內(nèi)存最小值等都是能夠進(jìn)行優(yōu)化的系統(tǒng)資源。此外，如最大文件句柄數(shù),虛擬內(nèi)存大小，磁盤的塊大小等參數(shù)都可能對軟件的性能產(chǎn)生影響，配置虛擬內(nèi)存界面。

以上就是關(guān)于Java性能優(yōu)化的注意事項(xiàng)和解決方式，希望以上內(nèi)容可以對大家有一定的幫助，可以學(xué)到更多知識。如果覺得文章不錯(cuò)，可以把它分享出去讓更多的人看到。