性能最佳实践

本是古典何须时尚 2023-10-15 18:15 83阅读 0赞

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最佳实践（Best Practices）是指在特定领域或特定任务中，被广泛认可并被认为是最有效、最高效、最安全的方法或做法。它们是基于经验、实践和研究得出的，旨在提供一种可靠的指导，以帮助人们在特定情境下取得良好的结果。

## 性能最佳实践 ##

在互联网企业，使用开源的框架、工具非常多，在使用这些软件的过程中如果面对性能问题，通常第一时间都会去官方渠道寻找性能相关文档。我们在使用这些软件进行编程时，在面对需要考虑性能场景下，通常都需要借鉴性能最佳实践。使用性能最佳实践的配置、参数以及组合。

在性能测试的经验中，各软件官方最佳实践基本都是普遍场景中性能最好的选择，而在于其他特例场景中，也都是在性能最佳实践周围选择参数、配置以及功能组合。在我的个人经验和知识来看，所有业务中性能最佳实践都不会偏离官方性能最佳实践。

在最早的一篇Mac电脑高并发配置中，使用推荐参数配置，单机性能测试中能达到12w QPS的压力。服务端和客户端均在同一台机器上。无论我怎么修改各类参数，测试极限值都在11w以上 QPS。所以如果不是特别差的使用方式，又没有BUG，在最初设计和编码的时候，直接选择官方的最佳实践是性价比最佳的途径。

## 性能最佳实践含义 ##

如上文所言，性能最佳实践包含参数、配置等内容，对于不同类型软件考虑到不同软件类型关注性能指标不同，所以下面是一份汇总之后的结果。

1.  代码优化：编写高效的代码，避免冗余和不必要的计算，使用合适的数据结构和算法，以及避免频繁的内存分配和释放。在使用方式上可以选择和业务代码解耦开，避免错误的业务代码修改导致底层功能性能严重下降。
2.  资源管理：合理管理系统资源，确保及时释放不再使用的资源，包括内存、文件句柄、网络连接等。针对不同类型的机器指标，依靠最佳实践的内容，进行合理分配和优化，避免单一资源编程系统瓶颈。
3.  并发和并行：合理利用多线程和并发处理，将任务分解为多个独立的部分以提高性能。这是性能最佳实践最常遇到的问题。设置合理的并发数和线程数，有助于提升系统处理能力又可以避免资源争抢导致利用率下降。
4.  数据库优化：优化数据库查询和索引，减少数据库的读写次数，尽量避免复杂的联合查询。
5.  缓存策略：使用缓存来减少计算和数据访问时间，但要注意缓存的有效性和更新策略。
6.  网络优化：减少网络请求次数和数据量，压缩传输数据，合理使用CDN等网络优化手段。
7.  前端性能：优化前端页面加载速度，减少资源请求和渲染时间，采用响应式设计。
8.  安全性能：确保应用程序的安全性，避免受到恶意攻击和数据泄露。

## 性能最佳实践意义 ##

性能最佳实践是指在软件开发、系统设计或网络管理等领域中，采用一系列有效的方法和策略来优化系统的性能。性能最佳实践的意义在于以下几个方面：

1.  提高用户体验：性能是用户体验的重要组成部分。通过采用性能最佳实践，可以减少系统的响应时间，提高系统的吞吐量和并发处理能力，从而使用户能够更快速、更流畅地使用应用程序或访问网站。这有助于提升用户满意度，增加用户的忠诚度和留存率。
2.  提升系统效率：性能最佳实践可以帮助系统更有效地利用资源，如处理器、内存、存储等。通过优化算法、减少资源占用和消除性能瓶颈，可以提高系统的整体效率，降低资源消耗，从而降低成本并提升系统的可扩展性。
3.  优化可靠性和稳定性：性能问题往往与系统的稳定性和可靠性密切相关。通过遵循性能最佳实践，可以减少系统崩溃、错误和故障的可能性。例如，合理的资源管理、错误处理和容错机制可以提高系统的稳定性，减少由于性能问题而导致的系统故障。
4.  节约资源和能源：性能最佳实践有助于优化系统的资源利用率，减少资源的浪费。通过减少不必要的计算、优化数据存储和传输、合理配置硬件等方式，可以降低能源消耗和硬件成本，并对环境产生积极影响。
5.  保持竞争力：在竞争激烈的市场环境中，性能是一个重要的竞争因素。通过采用性能最佳实践，可以使系统具备更高的性能水平，提供更好的用户体验，从而在市场中脱颖而出，并赢得用户的青睐。

性能最佳实践对于提升用户体验、提高系统效率、优化可靠性和稳定性、节约资源和能源以及保持竞争力都具有重要意义。它们是为了达到系统性能的最佳状态而采取的有效方法和策略。

## Java性能测试最佳实践 ##

在Java语言中，有许多性能最佳实践可以帮助提升程序的性能。也是在我的工作中最常遇到的。Java语言由于其优异的生态，大量高性能的框架，被大量公司采用。而基于Java语言的性能优化案例也频现各大性能主题的公众号、技术大会以及企业技术分享中。以下是一些常见的案例：

1.  使用合适的数据结构和算法：选择适当的数据结构和算法对于提高性能至关重要。例如，使用HashMap而不是ArrayList来进行快速的键值查找，使用快速排序而不是冒泡排序来进行高效的数据排序。
2.  避免创建不必要的对象：Java中的垃圾回收机制会自动处理不再使用的对象，但频繁创建和销毁对象会导致额外的开销。尽量重用对象，使用对象池或缓存来避免不必要的对象创建。
3.  使用StringBuilder进行字符串拼接：在Java中，字符串的拼接操作会生成新的字符串对象，频繁的拼接操作会导致大量的对象创建和销毁。使用StringBuilder类可以避免这个问题，它提供了高效的字符串拼接操作。
4.  使用多线程和并发：利用多线程和并发编程可以提高应用程序的性能。例如，使用线程池来管理线程的创建和销毁，使用并发集合类来实现线程安全的数据访问。
5.  避免过度同步：过度使用synchronized关键字或锁会导致性能下降。在设计多线程应用程序时，要避免不必要的同步，只在必要的地方使用同步机制。
6.  使用缓存：缓存可以有效地减少对底层资源的访问次数，提高性能。例如，使用内存缓存来存储经常访问的数据，减少对数据库或磁盘的读取操作。
7.  优化IO操作：IO操作通常是应用程序的瓶颈之一。使用缓冲区、批量读写和非阻塞IO等技术可以提高IO操作的效率。
8.  使用性能分析工具：Java提供了许多性能分析工具，如JProfiler、VisualVM等，可以帮助您识别应用程序中的性能瓶颈，并进行优化。
9.  避免过度使用反射：反射是一种强大的特性，但过度使用反射可能会导致性能下降。尽量避免在性能敏感的代码中频繁使用反射，可以提高应用程序的性能。
10. 进行代码优化：通过优化代码，如减少循环嵌套、避免重复计算、使用更高效的算法等，可以提高Java应用程序的性能。

这些只是Java语言中一些常见的性能最佳实践案例，具体的最佳实践取决于应用的特定需求和场景。在优化性能时，建议结合实际情况进行分析和测试，以确定最适合应用程序的优化策略。

性能优化是一个持续的过程，需要根据具体的应用程序和需求进行调整和优化。以上是一些常见的Java性能最佳实践，但具体的优化策略可能因应用程序的特点而有所不同。

## 建立性能最佳实践 ##

虽然最初设计和编码时候，我们可以直接使用官方最佳实践，但是在实际的使用当中，需要在系统不断迭代中不断调整最佳实践的内容。

通常使用的组件和框架在公司内部的重合度是非常高的，在小组内几乎可以说一模一样。如果可以针对某一个组件在不同硬件配置和软件使用场景下进行性能测试，找到一组效益最高的组合，当做其他团队在使用过程中的指导规范。那将大大降低系统性能风险，提高编码人员在业务代码上的专注度。

这样服务代码在组件层面的性能基本可以得到保障，在依此为基础，在业务代码编写完成，发布生产之前甚至进行集成测试时，对服务的整体性能进行测试。再将业务层的瓶颈拦截再发布之前。在迭代过程中，也可以集中精力寻找业务代码中的瓶颈，避免交叉影响导致负面优化和无效优化消耗大量时间。

最终通过不断测试，不断收集性能数据，反馈最佳性能实践中。形成一个不断迭代向前的性能最佳解决方案。

这个方面最容易实现的就是Java JVM的GC调优。这个最佳实践模型（包含GC类型和参数选择）基本可以作为所有同类型服务的最佳实践使用。

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