Java高性能系统常见的设计与优化-文档资料
java系统性能调优
java系统性能调优这是我前⼏天整理的⼀篇数据库优化的⽂章，贴出来与⼤家共享。
据统计，以数据库为中⼼的应⽤程序80%的性能问题是低效的SQL语句引起的，所以SQL的性能优化显得⼗分重要。
另⼀⽅⾯，Oracle数据库应⽤系统运⾏阶段，DBA(数据库管理员)对系统参数配置不合理导致数据库运⾏性能低下，再者数据库物理结构的不合理也是导致性能低下的原因，本⽂主要从这些⽅⾯展开对oracle数据库应⽤性能的讨论。
[2]1. SQL优化1.1 索引提升性能Oracle采⽤ 2种访问表中记录的⽅式：全表扫描和通过ROWID访问表。
全表扫描就是顺序的访问表中每条记录，该扫描⽅式耗费的时间和系统资源均较⾼；通过ROWID访问表，ROWID包含了表中记录的物理位置信息，Oracle采⽤索引（Index）实现了数据和存放数据的物理位置（ROWID）之间的联系，索引提供了快速访问ROWID的⽅法。
通过在许多情况下，针对数据表中的某个字段创建索引可以很快查询到所需的数据，⼀般来说应遵循以下基本原则：（1）该字段是否为关键字，主键和外键须添加索引。
（2）为经常出现在关键字ORDER BY、GROUP BY、DISTINCT后⾯的字段，建⽴索引。
（3）对经常与表进⾏连接的表的连接字段建⽴索引。
索引虽有助于提⾼性能，但并不是索引越多越好，过多的索引会导致系统低效,⽤户在表中每加进⼀个索引，维护索引集合就要做相应的更新⼯作，加重相应的更新代价。
[3]1.2 SQL语句优化SQL语句优化的实质就是在结果正确的前提下，⽤优化器可以识别的语句，充分利⽤索引来减少表扫描的I/Ｏ次数，尽量避免表搜索的发⽣。
优化的⽬的就是将性能低下的SQL语句转换成⽬的相同的、性能优异的SQL语句，使数据查找的路径最简化，并尽量保持处理器时间和I/Ｏ时间的平衡。
通常分为以下⼏个步骤：1）查找有问题的SQL语句。
优化有问题的sql语句能显著提⾼数据库性能。
寻找的⽅法有：搜集统计数据，oracle中可以通过DBMSSTATS包或ANALYZE命令，前者可⽤于搜集有关链接数据⾏的统计数据，簇的数据情况只能使⽤ANALYEZ命令获得，其相关语法为ANALYEZE CLUSTERCluste_name ComputerSTATISTICS，对于其它情况可以使⽤DBMS_SATS包，语法为：execDBMS_SATS.gather_table_stats(‘owname’,’tablename’,’partnmae’)；利⽤SQLTrace⼯具分析SQL语句。
高性能计算系统的设计与优化
高性能计算系统的设计与优化在当今科技的快速发展背景下，高性能计算系统的设计与优化变得愈发重要。
高性能计算系统通过利用并行计算和高速网络等技术，能够以更高的速度和更大的规模来处理复杂的科学计算和大规模数据分析任务。
本文将着重探讨高性能计算系统的设计原则和优化方法，以帮助读者更好地了解和应用这一领域的知识。
首先，高性能计算系统的设计应遵循以下几个基本原则：1. 并行计算：高性能计算系统的设计核心是并行计算，即将任务划分为多个子任务并同时执行，以提高计算效率。
在设计过程中，需要充分利用多核处理器、分布式存储和网络等硬件设施，以确保并行计算的高效性和可扩展性。
2. 内存管理：内存管理在高性能计算系统中起着关键作用。
设计人员应合理分配内存资源，避免内存资源的浪费和过度占用。
同时，使用高效的数据访问和传输技术，如缓存、数据预取和DMA（直接内存访问）等，以提高内存访问效率。
3. 网络通信：高性能计算系统通常由多个节点组成，并通过高速网络进行通信。
在设计过程中，需要考虑网络拓扑、带宽和时延等因素，以确保良好的通信性能。
此外，还可以采用消息传递接口（MPI）和远程直接内存访问（RDMA）等技术，以提高网络通信效率和延迟。
4. 软件优化：软件优化在高性能计算系统中起着决定性作用。
优秀的算法和编程技巧能够显著改善计算性能。
设计人员应选择合适的算法和数据结构，减少计算和通信的开销。
同时，充分利用多线程和向量指令等技术，以提高程序的并发性和指令级并行度。
接下来，我们将重点讨论高性能计算系统的优化方法：1. 并行优化：针对并行计算的优化，可以通过任务划分、负载均衡和通信优化等手段来实现。
任务划分要合理，避免任务之间存在较大的差距，以充分利用各个处理单元的计算能力。
负载均衡要考虑任务的时间开销和数据依赖关系，尽量使每个处理单元的负载平衡。
通信优化要减少通信开销，如减少数据传输量、合并通信操作和使用非阻塞通信等。
2. 内存优化：内存管理在性能优化中起着重要作用。
java性能调优的基本知识
Java堆是指在程序运行时分配给对象生存的空间。
通过-mx/-Xmx和-ms/-Xms来设置起始堆的大小和最大堆的大小。
根据自己JDK的版本和厂家决定使用-mx和-ms或-Xmx和-Xms。
Java堆大小决定了垃圾回收的频度和速度，Java堆越大，垃圾回收的频度越低，速度越慢。
同理，Java堆越小，垃圾回收的频度越高，速度越快。
要想设置比较理想的参数，还是需要了解一些基础知识的。
Java堆的最大值不能太大，这样会造成系统内存被频繁的交换和分页。
所以最大内存必须低于物理内存减去其他应用程序和进程需要的内存。
而且堆设置的太大，造成垃圾回收的时间过长，这样将得不偿失，极大的影响程序的性能。
以下是一些经常使用的参数设置：1) 设置-Xms等于-XmX的值；2) 估计内存中存活对象所占的空间的大小，设置-Xms等于此值，-Xmx四倍于此值；3) 设置-Xms等于-Xmx的1/2大小；4) 设置-Xms介于-Xmx的1/10到1/4之间；5) 使用默认的设置。
大家需要根据自己的运行程序的具体使用场景，来确定最适合自己的参数设置。
除了-Xms和-Xmx两个最重要的参数外，还有很多可能会用到的参数，这些参数通常强烈的依赖于垃圾收集的算法，所以可能因为JDK的版本和厂家而有所不同。
但这些参数一般在Web 开发中用的比较少，我就不做详细介绍了。
在实际的应用中注意设置-Xms和-Xmx使其尽可能的优化应用程序就行了。
对于性能要求很高的程序，就需要自己再多研究研究Java虚拟机和垃圾收集算法的机制了。
可以看看曹晓钢翻译的《深入Java虚拟机》一书。
Java程序性能调优的基本知识和JDK调优一基本知识1.1 性能是什么在性能调优之前，我们首先来了解一下性能是什么？关于性能，我想每个学习过Java的人都能列出几点，甚至可以夸夸其谈。
在《Java TM Platform Performance》一书中，定义了如下五个方面来作为评判性能的标准：1) 运算的性能——哪一个算法的执行性能最好？2) 内存的分配——程序运行时需要耗费多少内存？3) 启动的时间——程序启动需要多长时间？这在Web项目中的影响不大，但要注意部分程序需要部署或运行在客户端时的情形（比如applet程序）。
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12.索引列运算： 对于索引列进行函数运算会导致索引无效。 × SELECT ENAME FROM EMP WHERE TO_CHAR( UPD_DT, ‘YYYYMMDD’ ) = ‘20000803’ ○ SELECT ENAME FROM EMP WHERE UPD_DT = TO_DATE( ‘20000803’, ‘YYYYMMDD’ )
中间件服务器：weblogic9
最大支持并发数： 7600
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系统参数
1. 避免在循环中定义局部变量，会导致大量的内存占用。 2. ArrayList性能要好于Vector。
Vector是线程安全的，而ArrayList是非线程安全的。且Vector内部存 储了多余数据。 3. HashMap性能要优于Hashtable因为后者是线程安全的。 4. Iterator遍历要比直接遍历集合慢。
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以上的方法都是向字符串缓冲区“追加”元素，但是，这个“元素”参 数可以是布尔量、字符、字符数组、双精度数、浮点数、整型数、长 整型数对象类型的字符串、字符串和StringBuffer类等。如果添加的 字符超出了字符串缓冲区的长度，Java将自动进行扩充。
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7.从ResultSet取得字段值时，尽量使用对应类型的get方法，避免潜在 的类型转换。 8.尽量只检索必要的字段，避免过多冗余数据检索，避免出现”select * from tableName”类型语句。 9.如果可能，将多次检索数据的SQL语句合并成一个进行检索。 10.为'Vectors' 和 'Hashtables'定义初始大小
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否则性能影响很大
Load Balancer Application Server Application Server
对于写操作，尽量使用批量
Replication or Cluster
(batch)写的方式，但每个事务中 的SQL不要超过500；
对于查询请使用预取(PreFetch) 使用prepare
百倍
网络I/O访问比硬盘I/O访问
尤其是远程进程间通信I/O次数， 如JDBC数据库访问
降低CPU和内存等资源的占用
快百倍
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4
概述 Java VM 数据库 通信 应用程序
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3
优化原则
性能基准
内存访问比硬盘I/O访问快
优化原则
首先降低硬盘I/O访问次数，如
万倍
内存访问比网络I/O访问快
硬盘数据库访问
其次降低进程间通信I/O次数，
Replication or Cluster
Oracle RAC
Oracle10g/9i
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11
通信设计二
请尽量使用异步通信，可使用
Oracle10g/9i
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Java中的性能优化有哪些常见方法
Java中的性能优化有哪些常见方法在 Java 开发中，性能优化是一个至关重要的环节。
随着应用规模的不断扩大和用户需求的日益增长，确保程序能够高效运行、快速响应变得尤为重要。
下面我们就来探讨一下 Java 中的一些常见性能优化方法。
一、算法和数据结构的选择选择合适的算法和数据结构是性能优化的基础。
例如，对于频繁的插入和删除操作，链表可能比数组更合适；对于快速查找操作，哈希表可能比线性搜索更高效。
在实际开发中，需要根据具体的业务需求和数据特点，选择最优的数据结构和算法。
比如，在一个需要快速查找元素是否存在的场景中，如果使用线性搜索，时间复杂度为 O(n)，而使用哈希表，平均时间复杂度可以达到O(1)。
这将大大提高程序的执行效率。
二、减少对象创建和销毁在 Java 中，对象的创建和销毁是相对耗费资源的操作。
因此，应尽量减少不必要的对象创建和销毁。
可以通过对象复用、使用对象池等方式来实现。
例如，在一个循环中，如果每次都创建一个新的对象，会导致大量的内存分配和垃圾回收操作。
可以将对象创建放在循环外部，或者使用对象池来重复利用已经创建的对象。
另外，使用基本数据类型代替对象类型也能减少对象创建的开销。
比如，如果只需要存储一个整数，使用`int`类型而不是`Integer`对象。
三、字符串操作的优化字符串操作在很多应用中都非常常见，因此对字符串操作进行优化也能显著提升性能。
避免频繁的字符串拼接操作，因为这会创建新的字符串对象。
可以使用`StringBuilder`或`StringBuffer`类来进行字符串的拼接，它们在内部进行了优化，能够减少对象的创建。
在字符串比较时，如果不需要区分大小写，可以使用`equalsIgnoreCase(）｀方法，而不是先将字符串转换为小写或大写后再进行比较，这样可以减少额外的字符串转换操作。
四、合理使用缓存缓存是一种常见的性能优化手段。
可以将经常使用的数据或计算结果缓存起来，避免重复计算或重复获取数据。
Java开发中常见的优化技巧
Java开发中常见的优化技巧在Java开发中，优化技巧是非常重要的。
通过一些常见的优化技巧，可以提高Java应用程序的性能和响应速度。
本文将介绍Java开发中常见的优化技巧，主要包括以下几个方面：第一章：Java虚拟机的优化技巧Java虚拟机是Java程序的基础。
在Java开发中，通过对Java 虚拟机进行优化，可以提高Java程序的运行效率。
下面是一些Java虚拟机的优化技巧：1. 使用最新的Java虚拟机版本。
每个版本的Java虚拟机都有不同的优化，新版本通常可以提高Java程序的性能和运行效率。
2. 设置Java虚拟机的参数。
通过设置Java虚拟机的参数，可以提高Java程序的性能。
比如，可以通过-Xmx参数来设置Java虚拟机的最大内存限制。
3. 使用Java虚拟机的多线程机制。
Java虚拟机的多线程机制可以提高Java程序的并发处理能力，从而提高程序的运行效率。
第二章：Java代码的优化技巧Java代码的优化技巧可以减少代码的执行时间，从而提高代码的运行效率。
下面是一些Java代码的优化技巧：1. 使用简单的数据类型。
使用简单的数据类型可以减少内存的使用，从而缩短代码的执行时间。
2. 使用Java集合类。
Java集合类可以提供高效的数据结构，从而提高程序的运行效率。
3. 对代码进行优化。
通过对代码进行优化，可以减少代码的执行时间。
比如，可以使用位运算代替乘法和除法。
第三章：Java程序的优化技巧Java程序的优化技巧可以提高Java应用程序的性能和响应速度。
下面是一些Java程序的优化技巧：1. 使用优化的算法。
使用优化的算法可以减少代码的执行时间，从而提高程序的运行效率。
2. 缓存数据。
缓存数据可以减少程序对数据库的访问，从而提高程序的运行效率。
3. 减少代码的执行时间。
通过减少代码的执行时间，可以提高程序的运行效率。
比如，可以使用缓存来减少对数据库的访问，从而提高程序的运行效率。
总之，在Java开发中，用一些常见的优化技巧，可以提高Java应用程序的性能和响应速度。
深入优化java性能优化
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appendJAVA语言提供了对于String类型变量的操作。
但如果使用不当，会给程序的性能带来影响。
如下面的语句：String name=new String("HuangWeiFeng");System.out.println(name+"is my name");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操作：(1) 生成新的字符串new String（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）;从java.io.PrintStream类中得到静态的out变量;(7) 生成新的字符串缓冲变量new StringBuffer(STR_BUF_1);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"is my name"(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。
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Application Server
Oracle RAC
中间层请尽量是stateless方式，而 不是stateful方式，降低session状态 数据的cluster复制
需要熟悉java.util包中的各种数据结 构的适用场景，如HashMap适用于 单记录的快速操作等
避免使用Entity EJB和stateful EJB
Application Server
Oracle RAC Oracle10g/9i
如果需要使用线程池，请使用 JDK1.5的java.util.concurrent包中的 ThreadPoolExecutor
多线程同步也可使用 java.util.concurrent.locks和 java.util.concurrent.atomic中的封装
Oracle10g/9i
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概述 Java VM 数据库 通信 应用程序
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高性能系统典型体系结构
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Application Client 1
Application Client n
Application Server
Load Balancer Replication or Cluster
Application Server
Oracle RAC
Oracle10g/9i
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2019/6/7
应用程序优化一
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Application Client 1
Application Client n
Application Server
Load Balancer Replication or Cluster
JVM优化
…
Application Client 1
Application Client n
Application Server
Load Balancer Replication or Cluster
Application Server
Oracle RAC
优先使用BEA JRockit，而不是 使用SUN JVM
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通信设计二
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Application Client 1
Application Client n
请尽量使用异步通信，可使用 ActiveMQ消息中间件
如果基于Socket开发，请使用异步 I/O，比同步I/O一般快2倍，Apache 即基于异步I/O实现
Application Server
Load Balancer Replication or Cluster
Where in的列表最好不要超过 500个
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概述 Java VM 数据库 通信 应用程序
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2019/6/7
通信设计一
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Application Client 1
Application Client n
Application Server
Load Balancer Replication or Cluster
Application Server
使用硬件负载均衡器提高系统的并发 用户数支持（连接复用）
使用JDBC连接池，物理连接建 立对性能影响很大，对于并发很 高的应用，可调高JDBC连接池 的大小，如设为192
尽量降低对数据库的访问次数， 否则性能影响很大
Application Server
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Load Balancer Replication or Cluster
Application Server
对于统计查询，可考虑使用物化 视图(Materialized Views)
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数据库访问
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Application Client 1
Application Client n
数据模型设计应根据性能权衡降 低表连接数量，一般每个SQL中 最好不要超过3个表的连接，否 则性能下降很大
使用DBMS的Partition特性加快 大数据量表的SQL操作性能，详 细信息可参见Oracle Partition部 分文档
根据SQL建立索引，索引列与 SQL中的列要有一定的对应关系， 详细信息可参见Oracle 性能优化 部分文档
使用软件负载均衡器提高系统的并发 用户数支持（连接复用），如 Apache，请参见Tomcat、JBOSS等 Apache的AJP支持部分。单节点 4CPU的应用服务器可支持10,000并 发HTTP用户
Oracle RAC
Oracle10g/9i
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优化原则
性能基准
内存访问比硬盘I/O访问快 万倍
内存访问比网络I/O访问快 百倍
网络I/O访问比硬盘I/O访问 快百倍
优化原则
首先降低硬盘I/O访问次数，如 硬盘数据库访问
其次降低进程间通信I/O次数， 尤其是远程进程间通信I/O次数， 如JDBC数据库访问
降低CPU和内存等资源的占用
如果使用SUN JVM，使用-server 即Server版的JVM
根据Cache需要，可调整JVM的 Heap Size，如-Xmx2048m，否 则很可能出现Out of Memory异常。 另外，Max Heap Size最好不要超 过物理内存的1/2
其他JVM选项请参见产品手册， 可输入java –help查看具体选项
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应用程序优化二
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Application Client 1
Applicatiion Server
Load Balancer Replication or Cluster
2019/6/7
数据库设计
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Application Client 1
Application Client n
Application Server
Load Balancer Replication or Cluster
Application Server
Oracle RAC Oracle10g/9i
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2019/6/7
谢谢
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4
概述 Java VM 数据库 通信 应用程序
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2019/6/7
Application Server
远程通信可考虑RMI，性能往往比基 于XML较好
如果是基于XML的消息包，请使用个 SAX或StAX接口，请不要使用DOM
Oracle RAC
如果使用SOAP，请使用开源库 XFire，一般来说其性能是Apache Axis的3倍以上，并MyEclipse直接支 持XFire；
Java高性能系统常见设计与优化
嵌入式软件事业部
iSoftStone Information Service Corporation
2019/6/7
概述 Java VM 数据库 通信 应用程序
iSoftStone Information Service Corporation
2019/6/7
Oracle10g/9i
请尽量降低远程进程间通信次数
在降低远程进程间通信次数的同时 降低消息包的大小
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12
概述 Java VM 数据库 通信 应用程序
尽量避免分布式事务，而是使用本 地事务
尽量降低负载均衡时节点间的数据 复制
Oracle10g/9i
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Let’s Innovate Together
谢谢!
对于写操作，尽量使用批量 (batch)写的方式，但每个事务中 的SQL不要超过500；
对于查询请使用预取(PreFetch)
Oracle RAC
使用prepare statement，避免 DBMS对SQL重复的解析与编译
SQL不要太复杂，尤其是连表查
Oracle10g/9i
询的表最好不要超过3个
如果并发的定时调度任务很多，请使 用开源库Quartz，可支持上万个定 时任务