十大最常见的Java性能问题

Java性能是所有Java应用程序开发人员都关心的问题，因为快速使应用程序与使其正常运行同等重要。史蒂文·海恩斯（Steven Haines）使用他在Java性能问题上的个人经验得出的结论是，大多数问题都有共同的根本原因。因此，作为绩效分析师，Haines将基本绩效问题分为三个基本类别：

数据库问题 ，主要与持久性配置，缓存或数据库连接线程池配置有关。

内存问题 ，通常是垃圾回收配置错误或内存泄漏。

并发问题 ，基本上是死锁，网格锁和线程池配置问题。

让我们深入研究每个类别...

数据库

由于数据库是应用程序功能的基本组成部分，因此它也是性能问题的基本根源。由于对数据库的访问使用错误，连接池大小错误或缺少调整，可能会出现问题。

持久性配置

即使今天Hibernate和其他JPA实现提供了对数据库访问的微调，但仍有一些其他选择（例如急切或延迟获取）可能会导致较长的响应时间和数据库开销。渴望获取使数据库调用减少了，但变得更加复杂，而懒惰获取使数据库调用变得更加简单和快速。

当应用程序的负载增加并且会导致更大的数据库负载时，就会出现问题。因此，为了解决此问题，您可以查看业务事务计数器，数据库计数器，但基本上是业务事务与数据库调用之间的相关性。为避免此类问题，您必须充分了解所使用的持久性技术，正确设置所有配置选项，以便将其功能与您的业务领域需求配对。

快取

缓存优化了应用程序的性能，因为内存中的数据比持久性的数据访问速度更快。当不使用缓存时会引起问题，因此每次需要资源时都会从数据库中检索它。使用缓存时，由于配置错误，会出现问题。这里要注意的基本事项是缓存的固定大小和分布式缓存配置。缓存的对象是有状态的，与提供无状态对象的池不同。因此，必须正确配置缓存，以免耗尽内存。但是，如果再次请求移除的对象怎么办？必须在高速缓存设置以及内存中配置此“未命中”比率。

分布式缓存也可能会引起问题。将缓存设置为多个服务器时，必须进行同步。因此，缓存更新将传播到所有服务器中的缓存。这是实现一致性的方式，但这是一个非常昂贵的过程。正确使用缓存后，应用程序负载增加不会增加数据库负载，但是当缓存设置错误时，数据库负载会增加，从而导致CPU开销达到均匀的磁盘I / O速率。

为了解决此问题，您应该首先检查数据库性能，以确定是否需要缓存。然后，您应该使用命中率和未命中率指标来确定缓存大小。但是，通过在构建应用程序之前正确规划应用程序，可以避免遇到缓存问题。确保使用序列化和提供可伸缩应用程序的技术。

泳池连接

池连接通常在启动应用程序之前创建，因为它们的创建成本很高。连接池在事务之间共享，并且池大小限制了数据库负载。

池大小很重要。没有足够的连接使业务交易等待，数据库使用不足。另一方面，太多的连接会导致更长的响应时间和数据库过载。为了解决此问题，您必须检查您的应用程序是在等待新的连接还是要执行数据库查询。但是，您始终可以通过优化数据库来避免这种情况，使用不同的池大小测试应用程序以检查哪种情况适合。

记忆

内存问题与垃圾收集器和内存泄漏有关。

垃圾收集器

垃圾回收可能会导致所有线程停止以回收内存。当此过程花费太多时间或发生得太频繁时，就会出现问题。它的基本症状是CPU峰值和较大的响应时间。要解决此问题，您可以配置-verbosegc参数，使用性能监视工具来查找发生主要GC的过程，并使用一种工具来监视堆使用情况和可能的CPU峰值。尽管可以通过配置堆大小和循环JVM来限制它，但是几乎不可能避免该问题。

内存泄漏

Java中的内存泄漏可能以不同于C或C ++的方式发生，因为它们更多地是参考管理问题。在Java中，即使不再使用对象，也可以保留对对象的引用。这可能会导致OutOfMemory错误，并要求重新启动JVM。当内存使用量增加并且堆内存不足时，就会发生内存泄漏问题。要解决此问题，可以正确配置JVM参数。为避免必须处理内存泄漏，在对内存泄漏进行编码时应注意-敏感的Java集合或会话管理。您可以与同事共享内存泄漏避免技巧，让专家查看您的应用程序代码，并使用工具来避免内存泄漏和分析堆。

并发

并发发生在同时执行多个计算时。 Java使用同步和锁来管理多线程。但是同步可能会导致线程死锁，网格锁和线程池大小问题。

线程死锁

当两个或多个线程试图访问相同的资源，而一个线程正在等待另一个线程释放资源时，则发生线程死锁，反之亦然。发生死锁时，JVM将耗尽所有线程，并且应用程序会变慢。死锁很难重现。因此，解决死锁问题的一种方法是在两个线程死锁时捕获线程转储，并检查线程的堆栈跟踪。为避免此问题，您最好使您的应用程序及其资源尽可能不变，使用同步并检查潜在的线程交互。

线程僵局

当使用过多的同步并因此花费太多时间等待单个资源时，可能会发生线程僵局。要注意这一点，您必须同时具有较慢的响应时间和较低的CPU使用率，因为许多线程尝试访问同一代码部分，并且它们正在等待具有该代码部分的代码部分完成。那么，您该如何解决呢？您必须首先检查线程在哪里等待以及原因。然后，您应该根据业务需求消除同步要求。

线程池配置锁

当应用程序使用应用程序服务器或Web容器时，线程池用于控制并发处理的请求。如果此线程池很小，则请求将等待很多，但是如果线程池太大，则处理资源将变得很忙。因此，在较小的池中，CPU利用率不足，但线程池利用率为100％，而在较大的池中，CPU则非常繁忙。

您可以通过检查线程池利用率和CPU利用率并确定是增大还是减小池大小来轻松解决此问题。为了避免这种情况，您必须调整线程池，但这并非那么容易。

最后，可能发生的两个基本问题是事后考虑的性能问题，或最终用户会注意到的性能问题。

第一种情况是一个常见问题。通常，开发人员会创建一个可以正常运行但在性能测试中失败的应用程序。为了解决这个问题，他们通常必须对应用程序进行体系结构审查，而性能分析工具似乎非常方便。为避免此问题，请在开发应用程序时尝试测试性能，因此持续集成是关键。

应用动力学性能对于第二种情况，当应用程序的最终用户通知您存在性能问题时会发生什么？有避免这种情况的工具，例如JMX来检查服务器的行为。商业交易绩效结果与JMX结果结合在一起也可能会有所帮助。方法级响应时间检查业务事务中调用的所有方法，并找到应用程序的热点。因此，最好使用这些工具之一，以使最终用户永远不会警告您性能。