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  • 【达内深圳JAVA培训学堂】简单的Java性能优化方法

    发布:深圳达内      来源:深圳达内      时间:2015-11-04

  • 你是否正打算优化hashCode()方法?是否想要绕开正则表达式?Lukas Eder介绍了很多简单方便的性能优化小贴士以及扩展程序性能的技巧。

    最近“全网域(Web Scale)”一词被炒得火热,人们也正在通过扩展他们的应用程序架构来使他们的系统变得更加“全网域”。但是究竟什么是全网域?或者说如何确保全网域?

    扩展的不同方面

    全网域被炒作的最多的是扩展负载(Scaling load),比如支持单个用户访问的系统也可以支持10 个、100个、甚至100万个用户访问。在理想情况下,我们的系统应该保持尽可能的“无状态化(stateless)”。即使必须存在状态,也可以在网络的不同处理终端上转化并进行传输。当负载成为瓶颈时候,可能就不会出现延迟。所以对于单个请求来说,耗费50到100毫秒也是可以接受的。这就是所谓的横向扩展(Scaling out)。

    扩展在全网域优化中的表现则完全不同,比如确保成功处理一条数据的算法也可成功处理10条、100条甚至100万条数据。无论这种度量类型是是否可行,事件复杂度(大O符号)是最佳描述。延迟是性能扩展杀手。你会想尽办法将所有的运算处理在同一台机器上进行。这就是所谓的纵向扩展(Scaling up)。

    如果天上能掉馅饼的话(当然这是不可能的),我们或许能把横向扩展和纵向扩展组合起来。但是,今天我们只打算介绍下面几条提升效率的简单方法。

    大O符号

    Java 7的 ForkJoinPool 和Java8 的并行数据流(parallel Stream) 都对并行处理有所帮助。当在多核处理器上部署Java程序时表现尤为明显,因所有的处理器都可以访问相同的内存。

    所以,这种并行处理较之在跨网络的不同机器上进行扩展,根本的好处是几乎可以完全消除延迟。

    但不要被并行处理的效果所迷惑!请谨记下面两点:

    并行处理会吃光处理器资源。并行处理为批处理带来了极大的好处,但同时也是非同步服务器(如HTTP)的噩梦。有很多原因可以解释,为什么在过去的几十年中我们一直在使用单线程的Servlet模型。并行处理仅在纵向扩展时才能带来实际的好处。

    并行处理对算法复杂度没有影响。如果你的算法的时间复杂度为 O(nlogn),让算法在 c 个处理器上运行,事件复杂度仍然为 O(nlogn/c), 因为 c 只是算法中的一个无关紧要的常量。你节省的仅仅是时钟时间(wall-clock time),实际的算法复杂度并没有降低。

    降低算法复杂度毫无疑问是改善性能最行之有效的办法。比如对于一个 HashMap 实例的 lookup() 方法来说,事件复杂度 O(1) 或者空间复杂度 O(1) 是最快的。但这种情况往往是不可能的,更别提轻易地实现。

    如果你不能降低算法的复杂度,也可以通过找到算法中的关键点并加以改善的方法,来起到改善性能的作用。假设我们有下面这样的算法示意图:

    简单JAVA性能优化方法

    该算法的整体时间复杂度为 O(N3),如果按照单独访问顺序计算也可得出复杂度为 O(N x O x P)。但是不管怎样,在我们分析这段代码时会发现一些奇怪的场景:

    在开发环境中,通过测试数据可以看到:左分支(N->M->Heavy operation)的时间复杂度 M 的值要大于右边的 O 和 P,所以在我们的分析器中仅仅看到了左分支。

    在生产环境中,你的维护团队可能会通过 AppDynamics、DynaTrace 或其它小工具发现,真正导致问题的罪魁祸首是右分支(N -> O -> P -> Easy operation or also N.O.P.E.)。

    在没有生产数据参照的情况下,我们可能会轻易的得出要优化“高开销操作”的结论。但我们做出的优化对交付的产品没有起到任何效果。

    优化的金科玉律不外乎以下内容:

    良好的设计将会使优化变得更加容易。

    过早的优化并不能解决多有的性能问题,但是不良的设计将会导致优化难度的增加。

    理论就先谈到这里。假设我们已经发现了问题出现在了右分支上,很有可能是因产品中的简单处理因耗费了大量的时间而失去响应(假设N、O和 P 的值非常大), 请注意文章中提及的左分支的时间复杂度为 O(N3)。这里所做出的努力并不能扩展,但可以为用户节省时间,将困难的性能改善推迟到后面再进行。

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