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作者個(gè)人研發(fā)的在高并發(fā)場(chǎng)景下，提供的簡(jiǎn)單、穩(wěn)定、可擴(kuò)展的延遲消息隊(duì)列框架，具有精準(zhǔn)的定時(shí)任務(wù)和延遲隊(duì)列處理功能。自開(kāi)源半年多以來(lái)，已成功為十幾家中小型企業(yè)提供了精準(zhǔn)定時(shí)調(diào)度方案，經(jīng)受住了生產(chǎn)環(huán)境的考驗(yàn)。為使更多童鞋受益，現(xiàn)給出開(kāi)源框架地址：https://github.com/sunshinelyz/mykit-delay

寫(xiě)在前面

隨著互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)已經(jīng)從IT時(shí)代慢慢步入到DT時(shí)代。對(duì)于Java程序員的要求越來(lái)越高，只是單純的掌握CRUD不足以勝任互聯(lián)網(wǎng)公司的相關(guān)職位，大量招聘崗位顯示：如果是面試中高級(jí)的Java崗，基本上都需要懂性能優(yōu)化的相關(guān)知識(shí)。今天，我們就一起來(lái)聊聊一個(gè)經(jīng)典的面試題：做過(guò)性能優(yōu)化的工作嗎?你會(huì)從哪些方面入手做性能優(yōu)化呢?

問(wèn)題分析

標(biāo)題中問(wèn)出了兩個(gè)問(wèn)題，一個(gè)是有沒(méi)有做過(guò)性能優(yōu)化的工作，一個(gè)是從哪些方面入手做性能優(yōu)化。對(duì)于第一個(gè)問(wèn)題，我們可以直接回答有或者沒(méi)有。相信小伙伴們都希望自己做過(guò)性能優(yōu)化的工作，如果是回答做過(guò)，那第二個(gè)問(wèn)題，我們又該如何回答呢?

首先，對(duì)于第二個(gè)問(wèn)題來(lái)說(shuō)，問(wèn)的是會(huì)從哪些方面入手。這個(gè)問(wèn)題就沒(méi)有固定答案了。你可以按照你以往的經(jīng)驗(yàn)來(lái)回答這個(gè)問(wèn)題，但是，在回答這個(gè)問(wèn)題之前，需要先好好梳理下你的思路，將你要表達(dá)的說(shuō)清楚。

接下來(lái)，我們就一起來(lái)聊聊第二個(gè)問(wèn)題：你會(huì)從哪些方面入手做性能優(yōu)化?

我們可以從性能優(yōu)化的幾個(gè)方面來(lái)進(jìn)行回答。下面，我們就來(lái)聊聊性能優(yōu)化可以從哪些方面進(jìn)行。

性能優(yōu)化有哪些方面?

這里，我結(jié)合平時(shí)工作中的總結(jié)，將性能優(yōu)化總結(jié)為下面這張圖。

也就是說(shuō)，我們可以從數(shù)據(jù)聚合優(yōu)化、資源沖突優(yōu)化、算法優(yōu)化、JVM優(yōu)化、復(fù)用優(yōu)化、計(jì)算優(yōu)化和快速實(shí)現(xiàn)等方面來(lái)進(jìn)行回答。接下來(lái)，我們就針對(duì)每個(gè)點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明。

數(shù)據(jù)聚合優(yōu)化

數(shù)據(jù)聚合優(yōu)化主要針對(duì)的是對(duì)于數(shù)據(jù)的整合和傳輸?shù)膬?yōu)化。比如：我們從數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢(xún)出的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)程序的聚合處理后再返回給客戶(hù)端，而不用客戶(hù)端調(diào)用多次接口來(lái)分別獲取數(shù)據(jù)。

再比如：我們?cè)陧?xiàng)目中使用的Nginx，一般都會(huì)開(kāi)啟GZIP壓縮，使傳輸?shù)臄?shù)據(jù)更加緊湊，同時(shí)，使傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量更小。

細(xì)心的小伙伴會(huì)發(fā)現(xiàn)，我們對(duì)于數(shù)據(jù)聚合的優(yōu)化，主要是使傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量更小。所以，我們?cè)谑褂肧QL語(yǔ)句查詢(xún)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)時(shí)，盡量查詢(xún)那些需要的字段，對(duì)于不需要的字段就直接忽略不查詢(xún)了，避免在SQL語(yǔ)句中出現(xiàn)select *

資源沖突優(yōu)化

在我們平時(shí)的工作中，尤其是在高并發(fā)的場(chǎng)景下，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)鎖沖突的問(wèn)題，鎖沖突是資源沖突的一個(gè)典型場(chǎng)景。

關(guān)于鎖我們可以聯(lián)想到數(shù)據(jù)庫(kù)的行鎖、表鎖、Java中的synchronized和Lock等。如果對(duì)應(yīng)到操作系統(tǒng)級(jí)別，則會(huì)有CPU命令級(jí)別的鎖，JVM指令級(jí)別的鎖，操作系統(tǒng)的內(nèi)部鎖等。

這里，小伙伴們需要注意一點(diǎn)：只有在并發(fā)的場(chǎng)景下，才會(huì)出現(xiàn)資源沖突的問(wèn)題。也就是說(shuō)：在同一時(shí)刻，只能有一個(gè)請(qǐng)求獲取到請(qǐng)求資源，解決沖突的方式就是加鎖。

算法優(yōu)化

在一個(gè)大型的互聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目中，往往涉及到分布式和微服務(wù)等技術(shù)，其中，也會(huì)使用到大量的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，對(duì)于算法的優(yōu)化能夠顯著的提高系統(tǒng)的性能。一個(gè)好的實(shí)現(xiàn)，相比于一個(gè)拙劣的實(shí)現(xiàn)來(lái)說(shuō)，在系統(tǒng)性能的提升上存在著巨大的差異。

比如，作為 List 的實(shí)現(xiàn)，LinkedList 和 ArrayList 在隨機(jī)訪(fǎng)問(wèn)的性能上，差了好幾個(gè)數(shù)量級(jí);又比如，CopyOnWriteList 采用寫(xiě)時(shí)復(fù)制的方式，可以顯著降低讀多寫(xiě)少場(chǎng)景下的鎖沖突。而什么時(shí)候使用同步，什么時(shí)候是線(xiàn)程安全的，也對(duì)我們的編碼能力有較高的要求。

所以，我們需要在平時(shí)工作過(guò)程中，多多積累數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的相關(guān)知識(shí)。

JVM優(yōu)化

JVM調(diào)優(yōu)，不用說(shuō)，這是每個(gè)Java工程師必須要掌握的標(biāo)準(zhǔn)技能。所有的Java程序最終都是運(yùn)行在JVM中的，對(duì)JVM進(jìn)行優(yōu)化也能夠提升Java程序的性能。但是，需要注意的是：如果在優(yōu)化JVM時(shí)，參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，可能會(huì)造成內(nèi)存溢出等嚴(yán)重的問(wèn)題。

目前被廣泛使用的垃圾回收器是 G1，通過(guò)很少的參數(shù)配置，內(nèi)存即可高效回收。CMS 垃圾回收器已經(jīng)在 Java 14 中被移除，由于它的 GC 時(shí)間不可控，有條件應(yīng)該盡量避免使用。

復(fù)用優(yōu)化

復(fù)用優(yōu)化，這個(gè)看名字就知道，說(shuō)白了就是可以重復(fù)利用。估計(jì)很多小伙伴都有這樣的經(jīng)驗(yàn)，在寫(xiě)代碼的時(shí)候，可以將很多重復(fù)的代碼抽象出來(lái)，做成公共的方法。這樣，就不用每次都去寫(xiě)重復(fù)的邏輯代碼了。這是代碼層面的復(fù)用。

如果是數(shù)據(jù)層面的話(huà)，我們可以使用緩沖和緩存來(lái)復(fù)用數(shù)據(jù)。

這里，小伙伴們需要注意一個(gè)知識(shí)點(diǎn)：緩沖主要針對(duì)的是寫(xiě)操作，緩存主要針對(duì)的是讀操作。

另一個(gè)復(fù)用優(yōu)化的典型場(chǎng)景就是池化技術(shù)，比如：數(shù)據(jù)庫(kù)連接池、線(xiàn)程池等。

計(jì)算優(yōu)化

對(duì)于計(jì)算優(yōu)化來(lái)說(shuō)，我們可以從以下幾個(gè)小的方面來(lái)闡述。

并行計(jì)算

不難理解，就是多個(gè)計(jì)算同時(shí)進(jìn)行。這里，又可以將并行計(jì)算分為：多機(jī)并行計(jì)算、多進(jìn)程并行計(jì)算和多線(xiàn)程并行計(jì)算。

多機(jī)并行計(jì)算： 將一個(gè)大的計(jì)算任務(wù)，拆分成N個(gè)小的計(jì)算任務(wù)，分發(fā)到不同的機(jī)器進(jìn)行處理。典型的場(chǎng)景就是Hadoop的MapReduce極端。

多進(jìn)程計(jì)算： 比如，Nginx采用的NIO模型，采用的是進(jìn)程調(diào)度的策略，由Master進(jìn)程調(diào)度Worker進(jìn)程，Worker進(jìn)行來(lái)處理具體的請(qǐng)求。

多線(xiàn)程計(jì)算：對(duì)于多線(xiàn)程計(jì)算來(lái)說(shuō)，也是我們平時(shí)接觸最多的一種計(jì)算方式，我們可以使用多線(xiàn)程技術(shù)，將復(fù)雜的邏輯計(jì)算拆分成一個(gè)個(gè)小的計(jì)算任務(wù)，分發(fā)到不同的線(xiàn)程中去執(zhí)行。

同步變異步

同步和異步的區(qū)別就是：同步需要等待返回結(jié)果，異步不需要等待返回結(jié)果。如果我們?cè)跇I(yè)務(wù)程序中，不需要等待返回結(jié)果數(shù)據(jù)，則我們可以將同步調(diào)用優(yōu)化為異步調(diào)用，從而提升我們系統(tǒng)的性能。

懶加載

最典型的場(chǎng)景就是Spring中的懶加載，只有第一次獲取bean的時(shí)候，才會(huì)創(chuàng)建bean實(shí)例。

快速實(shí)現(xiàn)

對(duì)于快速實(shí)現(xiàn)來(lái)說(shuō)，不僅包含我們需要利用相關(guān)的程序框架迅速開(kāi)發(fā)出我們想要的業(yè)務(wù)，也需要我們?cè)谶M(jìn)行技術(shù)選型時(shí)，盡量使用一些性能優(yōu)良的組件。比如，在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)時(shí)，盡量選擇Netty，結(jié)合輕量級(jí)的數(shù)據(jù)傳輸，就不要使用WebService等技術(shù)了。

很多公司喜歡使用適配器模式，在一些現(xiàn)有的開(kāi)源組件之上，再抽象一層自己的組件，這樣就能夠做到切換底層組件的時(shí)候，對(duì)上層應(yīng)用無(wú)感。

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