淺談AIX環(huán)境下的Java性能調(diào)優(yōu)

from IBM

Java 性能準(zhǔn)則

在編寫(xiě)Java應(yīng)用程序時(shí)，以下是基本的準(zhǔn)則：

• 使用字符串緩沖區(qū)而不是字符串連接，當(dāng)進(jìn)行連續(xù)字符串操作時(shí)要避免不必要地創(chuàng)建那些最終必須經(jīng)過(guò)垃圾回收的對(duì)象。
• 避免連續(xù)寫(xiě)入 Java 控制臺(tái)以減少字符串操作、文本格式化以及輸出的花費(fèi)。
• 必要時(shí)通過(guò)使用變量的原語(yǔ)類型來(lái)避免對(duì)象創(chuàng)建和操作的花費(fèi)。
• 經(jīng)常高速緩存用過(guò)的對(duì)象以減少必須的垃圾回收數(shù)量，并且避免重復(fù)創(chuàng)建對(duì)象的需求。
• 盡可能分組本地操作以減少 Java 本地接口（JNI）的調(diào)用。
• 只有在必要時(shí)再使用同步方法，以此限制在 JVM 和操作系統(tǒng)中的多任務(wù)。
• 除非必要避免調(diào)用垃圾回收器。如果您必須調(diào)用它，只有在空閑時(shí)間或一些非關(guān)鍵階段再這樣做。
• 可能時(shí)使用整型而不是長(zhǎng)整型，因?yàn)?32 位操作快于 64 位。
• 可能時(shí)申明方法為 final。JVM 處理 final 的方法較好。
• 當(dāng)創(chuàng)建常量時(shí)為了減少變量需要初始化的次數(shù)，使用關(guān)鍵字 static final。
• 避免不必要的“casts”和“instanceof”引用，因?yàn)樵?Java 中銷毀操作不是在編譯時(shí)而是在運(yùn)行時(shí)執(zhí)行的。
• 當(dāng)數(shù)組可以滿足要求時(shí)盡可能避免使用向量。
• 從向量末端添加和刪除項(xiàng)以得到較高性能。
• 使用 -O 選項(xiàng)編譯 Java 文件。
• 避免在循環(huán)中分配對(duì)象。
• 使用緩沖區(qū) I/O 并調(diào)優(yōu)緩沖區(qū)大小。
• 使用連接池和準(zhǔn)備緩存聲明進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)。
• 使用連接池連接到數(shù)據(jù)庫(kù)并重用連接而不是重復(fù)打開(kāi)和關(guān)閉連接。
• 最大化線程生存期并最小化線程創(chuàng)建和銷毀循環(huán)。
• 最小化共享資源的爭(zhēng)用。
• 最小化短生存期對(duì)象的創(chuàng)建。
• 避免遠(yuǎn)程方法調(diào)用。
• 使用回調(diào)以避免阻塞遠(yuǎn)程方法調(diào)用。
• 避免創(chuàng)建只用來(lái)訪問(wèn)一個(gè)方法的對(duì)象。
• 盡可能保持同步方法處于循環(huán)外。
• 在數(shù)據(jù)庫(kù)中以 Unicode 形式存儲(chǔ)字符串和字符數(shù)據(jù)。
• 記錄 CLASSPATH 以便最常用的庫(kù)先出現(xiàn)。

監(jiān)視 Java

在AIX 操作系統(tǒng)中有許多工具可以用來(lái)監(jiān)視Java應(yīng)用程序的性能，以下是簡(jiǎn)單的概述。

vmstat
這條命令提供了各種系統(tǒng)資源的信息。它報(bào)告了運(yùn)行隊(duì)列以及等待隊(duì)列中內(nèi)核線程的統(tǒng)計(jì)信息、內(nèi)存使用、頁(yè)面調(diào)度空間、磁盤(pán) I/O、中斷、系統(tǒng)調(diào)用、上下文切換以及 CPU 活動(dòng)。

iostat
這條命令報(bào)告了詳細(xì)的磁盤(pán) I/O 信息。

topas
這條命令報(bào)告了 CPU、網(wǎng)絡(luò)、磁盤(pán) I/O、工作負(fù)載管理器和進(jìn)程活動(dòng)。

tprof -k -s -e -x "sleep 10"
這條命令可被用來(lái)剖析應(yīng)用程序以查明任何可能影響性能的活動(dòng)程序/方法。

ps -mo 線程
這條命令顯示了一個(gè)進(jìn)程或線程綁定于哪一個(gè) CPU。

java -verbose:gc
這個(gè)選項(xiàng)可被用來(lái)檢查垃圾回收對(duì)您的應(yīng)用程序的沖擊。它報(bào)告了垃圾回收所花的總共時(shí)間，平均每一次垃圾回收花費(fèi)時(shí)間，平均每一次垃圾回收收集的內(nèi)存以及平均每一次垃圾回收中的對(duì)象數(shù)。

Java應(yīng)用程序性能調(diào)優(yōu)

建議在運(yùn)行Java應(yīng)用的AIX用戶環(huán)境下，設(shè)置以下環(huán)境變量。

AIXTHREAD_SCOPE=S
用 AIX 4.3.1 啟動(dòng)，此變量缺省值為 P。這表示進(jìn)程寬度爭(zhēng)用作用域（M:N）。對(duì)于 Java 應(yīng)用程序，您應(yīng)該設(shè)置這個(gè)值為 S，它表示系統(tǒng)寬度爭(zhēng)用作用域（1:1）。

AIXTHREAD_MUTEX_DEBUG=OFF
用調(diào)試器為使用目的維持一個(gè)活動(dòng)人工干預(yù)列表。

AIXTHERAD_COND_DEBUG=OFF
用調(diào)試器為使用目的維持一個(gè)條件變量列表。

AIXTHREAD_RWLOCK_DEBUG=OFF
pthreads 庫(kù)用調(diào)試器為使用目的維護(hù)一個(gè)包含活動(dòng)互斥鎖定、條件變量以及讀／寫(xiě)鎖定的列表。當(dāng)一個(gè)鎖定初始化，如果列表中沒(méi)有這一鎖定，它被加入到列表中。此列表以 鏈表形式實(shí)現(xiàn)，因此當(dāng)列表變大時(shí)通過(guò)搜索它來(lái)確定一個(gè)鎖定是否存在就包含了性能問(wèn)題。問(wèn)題是此列表被鎖定保護(hù)，這一鎖定在搜索操作過(guò)程中一直保持。當(dāng)搜索 進(jìn)行時(shí)其它對(duì) pthread_mutex_init() 調(diào)用的子例程必須等待。為了優(yōu)化性能，您應(yīng)當(dāng)將此線程調(diào)試選項(xiàng)設(shè)置為 OFF。它們的缺省值為 ON 。

SPINLOOPTIME=500
spinloop 時(shí)間是一個(gè)進(jìn)程在阻塞前在一個(gè)繁忙的鎖定上可以循環(huán)的次數(shù)。這個(gè)值缺省設(shè)置為 40。如果 tprof 輸出表明 check_lock 例程具有高的 CPU 使用率，并且如果通常鎖定在短時(shí)間內(nèi)可用，您應(yīng)當(dāng)通過(guò)將值設(shè)置為 500 或更高來(lái)提高循環(huán)時(shí)間。

同樣，運(yùn)行Java應(yīng)用的AIX用戶環(huán)境下，推薦以下設(shè)置：
l ulimit -d 不限制
l ulimit -m 不限制
l ulimit -n 不限制
l ulimit -s 不限制

操作系統(tǒng)內(nèi)一定的環(huán)境參數(shù)和設(shè)置可以用來(lái)調(diào)優(yōu) Java 性能。同樣，許多調(diào)優(yōu)系統(tǒng)部件如 CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)、I/O 等等的技術(shù)，可以提高 Java 性能。

為了使得 Java 的性能和可伸縮性盡可能的好，您應(yīng)當(dāng)使用最新可用版本的操作系統(tǒng)和 Java，以及Just-In-Time（JIT）編譯器。