如何优化JAVA程序设计和编码，提高JAVA性能

通过使用一些辅助性工具来找到程序中的瓶颈，然后就可以对瓶颈部分的代码进行优化。一般有两种方案：即优化代码或更改设计方法。我们一般会选择后者，因为不去调用以下代码要比调用一些优化的代码更能提高程序的性能。而一个设计良好的程序能够精简代码，从而提高性能。 下面将提供一些在JAVA程序的设计和编码中，为了能够提高JAVA程序的性能，而经常采用的一些方法和技巧。 1．对象的生成和大小的调整。 JAVA程序设计中一个普遍的问题就是没有好好的利用JAVA语言本身提供的函数，从而常常会生成大量的对象（或实例）。由于系统不仅要锋氏花时间生成对象，以后可能还需花时间对这些对象进行垃圾回收和处理。因此，生成过多的对象将会给程序的性能带来很大的影响。 例1：关于String,StringBuffer，+和append JAVA语言提供了对于String类型变量的 *** 作。但如果使用不当，会给程序的性能带来影响。如下面的语句： Stringname=newString("HuangWeiFeng")System.out.println(name+"ismyname")看似已经很精简了，其实并非如此。为了生成二进制的代码，要进行如下的步骤和 *** 作： (1)生成新的字符串newString（STR_1)(2)复制该字符串(3)加载字符串常量"HuangWeiFeng"（STR_2)(4)调用字符串的构架器（Constructor）(5)保存该字符串到数组中（从位置0开始）(6)从java.io.PrintStream类中首基亮得到静态的out变量(7)生成新的字符串缓冲变量newStringBuffer(STR_BUF_1)(8)复制该字符串缓冲变量(9)调用字符串缓冲的构架器（Constructor）(10)保存该字符串缓冲到数组中（从位置1开始）(11)以STR_1为参数，调用字符串缓冲(StringBuffer)类中的append方法(12)加载字符串常量"ismyname"(STR_3)(13)以STR_3为参数，调用字符串缓冲(StringBuffer)类中的append方法(14)对于STR_BUF_1执行toString命令(15)调用out变量中的println方法，输出结果。 由此可以看出，这两行简单的代码，就生成了STR_1,STR_2,STR_3,STR_4和STR_BUF_1五个对象变量。这些生成的类的实者宽例一般都存放在堆中。堆要对所有类的超类，类的实例进行初始化，同时还要调用类极其每个超类的构架器。而这些 *** 作都是非常消耗系统资源的。因此，对对象的生成进行限制，是完全有必要的。 经修改，上面的代码可以用如下的代码来替换。 StringBuffername=newStringBuffer("HuangWeiFeng")System.out.println(name.append("ismyname.").toString())系统将进行如下的 *** 作： (1)生成新的字符串缓冲变量newStringBuffer(STR_BUF_1)(2)复制该字符串缓冲变量(3)加载字符串常量"HuangWeiFeng"(STR_1)(4)调用字符串缓冲的构架器（Constructor）(5)保存该字符串缓冲到数组中（从位置1开始）(6)从java.io.PrintStream类中得到静态的out变量(7)加载STR_BUF_1(8)加载字符串常量"ismyname"(STR_2)(9)以STR_2为参数，调用字符串缓冲(StringBuffer)实例中的append方法(10)对于STR_BUF_1执行toString命令(STR_3)(11)调用out变量中的println方法，输出结果。 由此可以看出，经过改进后的代码只生成了四个对象变量：STR_1,STR_2,STR_3和STR_BUF_1.你可能觉得少生成一个对象不会对程序的性能有很大的提高。但下面的代码段2的执行速度将是代码段1的2倍。因为代码段1生成了八个对象，而代码段2只生成了四个对象。 代码段1： Stringname=newStringBuffer("HuangWeiFeng")name+="ismy"name+="name"代码段2： StringBuffername=newStringBuffer("HuangWeiFeng")name.append("ismy")name.append("name.").toString()因此，充分的利用JAVA提供的库函数来优化程序，对提高JAVA程序的性能时非常重要的.其注意点主要有如下几方面； (1)尽可能的使用静态变量（StaticClassVariables）

如果类中的变量不会随他的实例而变化，就可以定义为静态变量，从而使他所有的实例都共享这个变量。 例： publicclassfoo{ SomeObjectso=newSomeObject()} 就可以定义为：publicclassfoo{ staticSomeObjectso=newSomeObject()} (2)不要对已生成的对象作过多的改变。 对于一些类(如：String类)来讲，宁愿在重新生成一个新的对象实例，而不应该修改已经生成的对象实例。例： Stringname="Huang"name="Wei"name="Feng"上述代码生成了三个String类型的对象实例。而前两个马上就需要系统进行垃圾回收处理。如果要对字符串进行连接的 *** 作，性能将得更差，因为系统将不得为此生成更多得临时变量，如上例1所示。 (3)生成对象时，要分配给它合理的空间和大小JAVA中的很多类都有它的默认的空间分配大小。对于StringBuffer类来讲，默认的分配空间大小是16个字符。如果在程序中使用StringBuffer的空间大小不是16个字符，那么就必须进行正确的初始化。 (4)避免生成不太使用或生命周期短的对象或变量。对于这种情况，因该定义一个对象缓冲池。以为管理一个对象缓冲池的开销要比频繁的生成和回收对象的开销小的多。 (5)只在对象作用范围内进行初始化。JAVA允许在代码的任何地方定义和初始化对象。这样，就可以只在对象作用的范围内进行初始化。从而节约系统的开销

性能优化我伍敏觉得应该分两步走，第一步：寻找性能瓶颈，第二步：性能调优；

下面分别进行分析：

第一步：寻找性能腔差枝瓶颈

通常性能瓶颈的表象是资源消耗过多、外部处理系统的性能不足；或者资源消耗不多，但是程序效应还是很慢；

资源主要消耗在cpu，文件io，网络io以及内存方面，当某一资源消耗过多会造成系统响应慢；

外部处理系统的性能不足主要是所调用其他系统提供的功能或数据库的响应速度不够，外部系统慢可能也是资源消耗过多导致，数据库响应慢可以对数据库进行调优；

资源消耗不多但仍然慢主要原因是程序代码运行效率不高，未充分使用资源或程序结构不合理；

1.1cpu消耗分析

可以通过相关命令比如top，pidstat，找出各个类型消耗cpu的占比，最常见的就是us和sy类型分别代表用户进程消耗和线程间切换消耗；如果us过高可以找到相关的线程ID然后分析代码；如果sy过高是不是启动了过多的线程导致线程切庆扮换过多；

1.2文件io消耗

要跟踪线程的文件IO消耗，可以通过pidstat来查找，可以查到每秒的读写kb数；找到读写kb数多个线程，然后结合jstack找到相关的java代码，然后分析；

1.3网络io消耗

可以通过sar来分析网络的消耗状况，但是不能具体到每个线程所消耗的网络IO，只能对线程dump，查找产生了大量网络io的线程；

1.4内存消耗

结合top或pidstat，以及jvm的内存分析工具来分析内存消耗；要区分是jvm外的物理内存还是jvmheap区内存；如果是jvm外的物理内存要分析程序中DirectByteBuffer，如果是jvmheap可以通过jvisualvm来分析；

1.5资源消耗不多但仍然慢

主要原因是：锁竞争激烈，未充分使用硬件资源，数据量增长

第二步：性能调优

2.1jvm调优

主要包括各个代的大小、GC策略等；代大小的设置：避免新生代大小设置过小，或者过大；避免Survivor区过小或过大；合理设置新生代存活周期；GC策略根据吞吐量优先还是延迟优先进行设置策略；

2.2程序调优

1.CPU消耗严重解决

us过高主要是执行线程无任何挂起动作，可以进行Thread.sleep *** 作；sy过高主要是因为创建了过多的线程导致线程上下文切换；

2.文件IO消耗严重解决

造成文件IO消耗严重的原因主要是多个线程写大量的数据到同一个文件，导致文件很快变的很大，从而写入速度越来越慢，并造成各线程激烈竞争争抢文件锁，常用的调优方法：异步写文件，批量读写，限流，限制文件大小；

3.网络IO消耗严重解决

主要原因是同时发送或者接受的包太多，解决办法就是限流；

4.内存消耗严重解决

解决：释放不必要的引用，使用对象缓存池，采用合理的缓存失效策略，合理使用softReference和WeakReference；

2.3资源消耗不多但仍然慢

主要原因是：锁竞争激烈，未充分使用硬件资源

---