摘要:应用性能优化是一个程序员必须要考虑的问题,典型的性能问题如页面响应慢接口超时,服务器负载高并发数低,数据库频繁死锁等。诊断对于主要关注平均负载,使用率,上下文切换次数。应用诊断及工具应用代码性能问题是相对好解决的一类性能问题。
Java 应用性能优化是一个程序员必须要考虑的问题,典型的性能问题如页面响应慢、接口超时,服务器负载高、并发数低,数据库频繁死锁等。
Java应用性能的瓶颈点非常多,比如磁盘、内存、网络 I/O 等系统因素,Java 应用代码,JVM GC,数据库,缓存等。可以将 Java 性能优化分为 4 个层级:应用层、数据库层、框架层、JVM 层,如图 1 所示。
图 1.Java 性能优化分层模型
每层优化难度逐级增加,涉及的知识和解决的问题也会不同。比如应用层需要理解代码逻辑,通过 Java 线程栈定位有问题代码行等;数据库层面需要分析 SQL、定位死锁等;框架层需要懂源代码,理解框架机制;JVM 层需要对 GC 的类型和工作机制有深入了解,对各种 JVM 参数作用了然于胸。
1 CPU 诊断
对于 CPU 主要关注平均负载(Load Average),CPU 使用率,上下文切换次数(Context Switch)。
通过 top 命令可以查看系统平均负载和 CPU 使用率,图 2 为通过 top 命令查看某系统的状态。
图 2.top 命令示例
平均负载有三个数字:63.66,58.39,57.18,分别表示过去 1 分钟、5 分钟、15 分钟机器的负载。按照经验,若数值小于 0.7*CPU 个数,则系统工作正常;若超过这个值,甚至达到 CPU 核数的四五倍,则系统的负载就明显偏高。
图 2 中 15 分钟负载已经高达 57.18,1 分钟负载是 63.66(系统为 16 核),说明系统出现负载问题,且存在进一步升高趋势,需要定位具体原因了。
通过 vmstat 命令可以查看 CPU 的上下文切换次数:
上下文切换次数发生的场景主要有如下几种:
• 1)时间片用完,CPU 正常调度下一个任务;
• 2)被其它优先级更高的任务抢占;
• 3)执行任务碰到 I/O 阻塞,挂起当前任务,切换到下一个任务;
• 4)用户代码主动挂起当前任务让出 CPU;
• 5)多任务抢占资源,由于没有抢到被挂起;
• 6)硬件中断。
Java 线程上下文切换主要来自共享资源的竞争。一般单个对象加锁很少成为系统瓶颈,除非锁粒度过大。但在一个访问频度高,对多个对象连续加锁的代码块中就可能出现大量上下文切换,成为系统瓶颈。
比如在我们系统中就曾出现 log4j 1.x 在较大并发下大量打印日志,出现频繁上下文切换,大量线程阻塞,导致系统吞吐量大降的情况,其相关代码如清单 1 所示,升级到 log4j 2.x 才解决这个问题。
2 Memory
从操作系统角度,内存关注应用进程是否足够,可以使用 free –m 命令查看内存的使用情况。
通过 top 命令可以查看进程使用的虚拟内存 VIRT 和物理内存 RES,根据公式 VIRT = SWAP + RES 可以推算出具体应用使用的交换分区(Swap)情况,使用交换分区过大会影响 Java 应用性能,可以将 swappiness 值调到尽可能小。
因为对于 Java 应用来说,占用太多交换分区可能会影响性能,毕竟磁盘性能比内存慢太多。
3 I/O
I/O 包括磁盘 I/O 和网络 I/O,一般情况下磁盘更容易出现 I/O 瓶颈。通过 iostat 可以查看磁盘的读写情况,通过 CPU 的 I/O wait 可以看出磁盘 I/O 是否正常。
如果磁盘 I/O 一直处于很高的状态,说明磁盘太慢或故障,成为了性能瓶颈,需要进行应用优化或者磁盘更换。
4 Java 应用诊断及工具
应用代码性能问题是相对好解决的一类性能问题。通过一些应用层面监控报警(UMP),如果确定有问题的功能和代码,直接通过代码就可以定位;或者通过 top+jstack,找出有问题的线程栈,定位到问题线程的代码上,也可以发现问题。对于更复杂,逻辑更多的代码段,通过 Stopwatch 打印性能日志往往也可以定位大多数应用代码性能问题。
常用的 Java 应用诊断包括线程、堆栈、GC 等方面的诊断。
jstack
jstack 命令通常配合 top 使用,通过 top -H -p pid 定位 Java 进程和线程,再利用 jstack -l pid 导出线程栈。由于线程栈是瞬态的,因此需要多次 dump,一般 3 次 dump,一般每次隔 5s 就行。将 top 定位的 Java 线程 pid 转成 16 进制,得到 Java 线程栈中的 nid,可以找到对应的问题线程栈。
JProfiler
JProfiler 可对 CPU、堆、内存进行分析,功能强大.
文章版权归作者所有,未经允许请勿转载,若此文章存在违规行为,您可以联系管理员删除。
转载请注明本文地址:https://www.ucloud.cn/yun/75615.html
摘要:在本文中我将会介绍应用性能优化的一般原则。性能优化的流程图摘取自和合著的性能,描述了应用性能优化的处理流程。例如,对每台服务器,你面临着为单个分配堆内存和运行个并为每个分配堆内存的选择。不过位能使用堆内存最大理论值只有。 原文链接:http://www.cubrid.org/blog/dev-platform/the-principles-of-java-application-per...
摘要:高性能代码的最佳实践前言在这篇文章中,我们将讨论几个有助于提升应用程序性能的方法。要获得有关应用程序需求的最好最可靠的方法是对应用程序执行实际的负载测试,并在运行时跟踪性能指标。 showImg(https://segmentfault.com/img/bVbtgk4?w=256&h=254); 高性能Java代码的最佳实践前言 在这篇文章中,我们将讨论几个有助于提升Java应用程序性...
摘要:能够让的周期利用的更充分对于多线程应用运行在多处理器和多核系统上至很有挑战性的。另外,当达到饱和状态的时候并不能说明的性能和伸缩性已经达到了最佳的状态。磁盘如果应用有对磁盘进行操作,我们需要对磁盘进行监控,来监测可能出现的磁盘性能问题。 对于 Java 性能比较关心的同学大概都知道《Java Performance》这本书,一般而言,很多同学在日常写 Java Code 的时候很少去关...
摘要:昨天有个小学弟给我发来微信,说他现在有点后悔选择开发了,月月光不说,还加班特别严重,平时也没有属于自己的时间去学习,问我刚毕业的时候是不是这样。每天回到出租屋都是倒头就睡,非常累,也没有其他时间提升自己的技术。 昨天有个小学弟给我发来微信,说他现在有点后悔选择Android开发了,月月光不说...
摘要:甲骨文对于是一个完整的解决方案,包括高性能的虚拟机,分析,监测和诊断工具,可用于在应用程序的延迟预测。它也可以被用作一个运行时性能分析工具,称为运行时分析器,还可以分析内存问题。是一个堆分析器,可以帮助你发现内存泄漏和减少内存消耗。 1、NetBeans profiler NetBeans Profiler是一个模块化的添加,为NetBeans IDE提供分析功能,它是一个开源的集成开...
阅读 1560·2021-09-02 15:41
阅读 974·2021-09-02 15:11
阅读 1231·2021-07-28 00:15
阅读 2272·2019-08-30 15:55
阅读 1120·2019-08-30 15:54
阅读 1654·2019-08-30 15:54
阅读 2923·2019-08-30 14:02
阅读 2490·2019-08-29 16:57