講述J2EE系統優化的幾點體會

2019-11-18 12:25:16

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供稿：網友

　　說到系統優化，是一個比較復雜的問題，涉及到軟件的各個方面：需求、模塊劃分、數據庫設計、程序編碼以及一些非凡的優化方法如緩存技術等。而不同的應用又有其非凡的優化策略和技術。同時優化是貫穿系統從需求到實現再到維護的各個階段的一項活動，而在各個階段又有其不同的著眼點和具體方法。
　　
　　本文立足于具體的J2EE項目實踐，結合一些已有的優化條例，提出自己的一些體會，也算是作為一次對實際項目經驗教訓的總結。
　　
　　優化一般意義上說是提高已有系統的性能，減少如內存、數據庫、網絡帶寬等資源的占用，是在系統開發告一段落的前提下進行。一般是通過壓力測試或具體使用發現性能方面的問題，然后尋找性能瓶頸，并結合項目進度、人員安排、技術儲備等因素，提出相應的優化策略。
　　
　　下面結合一些案例，進行具體的討論，并希望能總結出一些具有代表性的條例：
　　
　　條例一：盡量重用對象，避免創建過多短時對象
　　
　　對象在面向對象編程中隨處可見，甚至可以毫不夸張的說是：“一切都是對象”。如何更好的創建和使用對象，是優化中要考慮的一個重要方面。筆者將對象按使用分為兩大類：獨享對象和共享對象。獨享對象指由某個線程單獨擁有并維護其生命周期的對象，一般是通過new 創建的對象，線程結束且無其它對這個對象的引用，這個對象將由垃圾收集機制自動GC。共享對象指由多個線程共享的對象，各線程保持多個指向同一個對象的引用，任何對這個對象的修改都會在其它引用上得到體現，共享對象一般通過Factory工廠的getInstace()方法創建，單例模式就是創建共享對象的標準實現。獨享對象由于無其它指向同一對象的引用，不用擔心其它引用對對象屬性的修改，在多線程環境里，也就不需要對其可能修改屬性的方法加以同步，減少了出錯的隱患和復雜性，但由于需要為每個線程都創建對象，增加了對內存的需求和JVM GC的負擔。共享對象則需要進行適當的同步（避免較大的同步塊，同時防止死鎖）。
　　
　　還有幾種非凡對象：不變對象和方法對象。不變對象指對象對外不含有修改對象屬性的方法（如set方法），外部要修改屬性只能通過new新的實例來實現。不變對象最大的好處就是無需擔心屬性被修改，避免了潛在的bug，并能無需任何額外工作（如同步）就很好的工作在多線程環境下。如jdk的String對象就是典型的不變對象。方法對象簡單的說就是僅包含方法，不含有屬性的對象。由于沒有對象屬性，方法中無需進行修改屬性的操作，也就能采用static方法或單例模式，避免每次使用都要new對象，減少對象的使用。
　　
　　那么該如何確定創建何種對象，這就要結合對象的使用方式和生命周期、對象大小、構建花銷等方面來綜合考慮。假如對象生命周期較長，會存在修改操作，不能容忍其它線程對其的修改，就應該采用獨享對象，如常見的Bean類。而假如對象生命周期較長，且能為各個線程共享，就可以考慮共享對象。共享有2種常見情況，一種是系統全局對象，如配置屬性等，各個線程應該引用同一對象，任何對這個對象的修改都會影響其它線程；另一種是由于對象創建開銷較大，各線程對此對象是瞬時訪問，且無需再次讀取其屬性，如常見的Date 對象，一般這種對象的使用是瞬時的，比如把它format成String，假如每次創建然后等待GC就會浪費大量內存和CPU時間，較好做法就是做成共享對象，各個線程先set再使用，注重對進行set并訪問的方法要同步。不變對象一般使用在對象創建開銷較?。▽傩暂^少，類層次較少），且需要能自由共享的情形。如一個對象里的常量對象，使用public static final AAA=new AAA(…) 創建。方法對象使用較廣，如Util類、DAO類等，這些對象提供操作其它對象(一般是bean對象)的接口，能對系統在層次和功能上進行解耦合。
　　
　　條例二：在循環處，多下功夫
　　
　　循環作為程序編寫的基本語法，可以說是隨處可見。一些小的細節能帶來性能上的提升，而對循環體的一些改寫，能帶來性能的大幅提升。
　　
　　比如最簡單的List遍歷，會有這樣的寫法：for(int i=0;i
　　
　　同樣是對List的操作，假如要在遍歷同時進行增加和刪除操作，代碼如下：for(int i=0,j=l.size();i=0;i--){l.remove(i);}。經過測試，假如采用ArrayList，兩種寫法在循環次數較少時沒有太大的區別，循環次數為1000，均為1ms以內，次數為10000，前一種為60ms左右，后一種為1ms以內，，而次數上到100000，前一種為6000ms左右，后一種為15ms，隨著循環次數的增多，后一種較前一種的效率優勢明顯提高。
　　
　　這是由Collection庫ArrayList的實現決定的，以下是jdk1.3的ArrayList源碼：
　　
　　public Object remove(int index) {
　　RangeCheck(index);
　　modCount++;
　　Object oldValue = elementData[index];
　　int numMoved = size - index - 1;
　　if (numMoved > 0)
　　System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
　　numMoved);
　　elementData[--size] = null; // Let gc do its work
　　return oldValue;
　　}
　　
　　從中我們可以看出，numMoved代表了需要進行arraycopy操作的數量，它是由remove的位置決定的，假如index＝0，也就是刪除第一個元素，則需要arraycopy后面的所有數據，
　　
　　而假如index＝size-1，則只需將最后一個元素設為null即可。所以從后面向前循環remove是比較好的寫法。
　　
　　假如List中的確存在較多的add或remove操作，且容量較大（如存儲幾萬個對象），則應該采用LinkedList作為實現。LinkedList內部采用雙向鏈表作為數據結構，比ArrayList占用較多內存空間，且隨機訪問操作較慢（需要從頭或尾循環到相應位置），但插入刪除操作很快（僅需進行鏈表操作，無須大量移動或拷貝）。
　　
　　對于List操作假如循環規模較小，其實對性能影響非常?。╩s級），遠遠不是性能瓶頸所在。但心中有著優化的意識，并力求寫出簡潔高效的程序應該是我們每個程序員的追求。而且一旦在循環規模較大時，假如有了這些意識，也就能有效的消除性能隱患。
　　
　　再舉一個與優化無關但確實可能成為性能殺手（可以說是bug）的循環的例子。下面是源代碼：
　　
　　for(; totalRead < m_totalBytes; totalRead += readBytes)
　　{
　　readBytes = m_request.getInputStream().read(m_binArray, totalRead, m_totalBytes - totalRead);
　　}
　　
　　這個代碼意圖很清楚，就是將一個InputStream流讀到一個byte數組中去。它使用read方法循環讀取InputStream，該方法返回讀取的字節數。正常情況下，該循環運行良好，當totalRead＝m_totalBytes時，結束循環，byte數組被正常填充。但假如仔細看一下InputStream的read方法的說明，了解一下其返回值就會發現，返回值可能為－1，即已讀到InputStream末尾再繼續讀時。假如發生讀取異常，可能出現這個問題，而這個循環沒有檢查readBytes值是否為－1就往totalRead上加，這樣再次進入循環體繼續讀取InputStream，又返回－1，繼續循環。如此循環直到int溢出才會跳出循環。而這個循環也就成了實實在在的CPU殺手，可以占去大量的CPU時間（取決于操作系統）。其實解決很簡單，對readBytes進行判定，假如為-1則跳出循環。
　　
　　這個例子告訴我們：對循環一定要搞清循環的循環規模、每次循環體執行時間、循環結束條件包括異常情況等，只有這樣才能寫出高效且沒有隱患的代碼。

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