Java性能调优工程的几点建议

紫魅编程 发布于 2016/10/11 17:19
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2016年8月,由极客邦、InfoQ和听云联合主办APMCon 2016 中国应用性能管理大会上,Java性能调优专家Monica Beckwith进行了《Java性能调优必读守则》(原题目:Java Performance Engineer's Survival Guide)的演讲。演讲中,Monica给出关于Java调优最佳实践的个人建议:怎样设定需要调优的性能要求、需要对哪些指标进行分析、目标设定后又怎样具体地开展调优。

Monica Beckwith专注于企业级应用中Java虚拟机和垃圾收集器的优化,发表过多篇垃圾收集器和Java内存模型方面的文章。她之前就职于 Oracle,带领G1垃圾收集器性能团队,目前是一位独立咨询师。如果你真的想学习java你可以来这个群前面是五二七,中间是四一三后面是一四四,这里有技术大牛亲自指导帮助你 还有免费的直播课程学习,在Monica演讲之后,InfoQ又对她进行了专访。

性能调优前的准备工作

Monica认为性能优化工程由两部分组成:性能需求分析及规划、性能结果分析。两者构成闭环,使得性能得到不断的提升。

一、性能需求分析及规划

在决定性能需求的时候,工程师们首先要问自己三个问题:

  1. 哪些会让用户开心?
  2. 哪些会让用户懊恼?
  3. 目前存在的问题需要被关注并解决吗?

接下来,需要站在用户的角度去思考QoS;将QoS标准量化为可测量的指标,即SLA服务等级协议;然后对SLA性能指标进行定义、梳理并排列优先级(吞吐量、响应时间、容量、请求足迹、CPU使用率等)。

  • 吞吐量/率:
    目标—是否可以比设定的吞吐量低?如果可以,这种状态可以持续多久?最低可以低到多少?
    测量—怎样测量?(事务数/秒、消息数/秒或者两种方式)哪里测量?(客户端、服务器端或者浏览器端)
  • 响应时间:

    目标—是否可以超出设定的响应时长?如果可以,这种状态可以持续多久?最长可以达到多久?
    测试—怎样测量?(取99%响应的时间计算均值、只统计某一段响应时间(5-9秒)、最差的情况或者全部)哪里测量?(客户端、服务器端或者整个环路)
  • 容量管理:

    可以接受的容量是多少?如果某个系统过载怎么办(负载均衡出现问题)?怎样测量容量?一个系统和所有系统能承受的最大容量是多少?可以承受多久?需要监测哪些指标?

二、性能结果分析

关于性能结果分析,这里只讨论Java的性能分析。分析哪些因素会影响到终端用户体验,无法达到预期的QoS;跟踪监测性能指标。下图是一个分层情况图:

                        

  • 应用层生态系统:应用服务、应用服务器、数据库、生态系统中其他服务
  • JRE层:类加载情况、JIT编译情况、垃圾回收情况、线程情况
  • 操作系统层:系统/内核状态、锁状态、线程状态
  • 硬件层:内存带宽/内存吞吐量/内存占用、CPU/内核的使用、CPU缓存效率/使用/级别、处理器结构、IO状态

性能调优的执行

两种实现模式

Monica提出了两种实现方式:自上而下、自下而上。采用哪一种要看你想要实现什么。

如果想从应用层面入手进行改进的话,且你是一个应用程序工程师,具备修改代码的能力,可以采用自上而下的方式。

如果想从平台层面入手进行改进的话,可采用自下而上的方式。首先你要明确平台的哪个模块是需要改进的;其次列出相关的应用、进行工作量的评估;然后再寻找恰当的工具。

四个步骤

不论哪一种方向,均可以分为四步:第一步监控、第二步归纳、第三步分析、第四步调优和应用。

通常而言,关心的指标有以下几个。

CPU:CPU状态、内核状态、缓存命中和没有命中的次数、分支预测、流水线、条件转移、load-store的工作模式等
内存:内存使用、内存、带宽、读写状态、读操作的最大带宽、写操作的最大带宽、最大容量、与结构相关的。