高质量java util类 java高质量代码示例

年轻的程序员与笔记本电脑在咖啡馆坐在窗口对面

本文首先介绍了负载测试、基于APM工具的应用程序和服务器监控，随后介绍了编写高性能Java代码的一些最佳实践。

最后研究了JVM特定的调优技巧、数据库端的优化和架构方面的调整。以下是译文。

介绍

在这篇文章中，我们将讨论几个有助于提升Java应用程序性能的方法。我们首先将介绍如何定义可度量的性能指标，然后看看有哪些工具可以用来度量和监控应用程序性能，以及确定性能瓶颈。

我们还将看到一些常见的Java代码优化方法以及最佳编码实践。最后，我们将看看用于提升Java应用程序性能的JVM调优技巧和架构调整。

请注意，性能优化是一个很宽泛的话题，而本文只是对JVM探索的一个起点。

性能指标

在开始优化应用程序的性能之前，我们需要理解诸如可扩展性、性能、可用性等方面的非功能需求。

以下是典型Web应用程序常用的一些性能指标：

1. 应用程序平均响应时间
2. 系统必须支持的平均并发用户数
3. 在负载高峰期间，预期的每秒请求数

这些指标可以通过使用多种监视工具监测到，它们对分析性能瓶颈和性能调优有着非常大的作用。

在计算机上工作的生意人

示例应用程序

我们将使用一个简单的Spring Boot Web应用程序作为示例，在这篇文章中有相关的介绍。这个应用程序可用于管理员工列表，并对外公开了添加和检索员工的REST API。

我们将使用这个程序作为参考来运行负载测试，并在接下来的章节中监控各种应用指标。

找出性能瓶颈

负载测试工具和应用程序性能管理(APM)解决方案常用于跟踪和优化Java应用程序的性能。要找出性能瓶颈，主要就是对各种应用场景进行负载测试，并同时使用APM工具对CPU、IO、堆的使用情况进行监控等等。

Gatling是进行负载测试最好的工具之一，它提供了对HTTP协议的支持，是HTTP服务器负载测试的绝佳选择。

Stackify的Retrace是一个成熟的APM解决方案。它的功能很丰富，对确定应用程序的性能基线很有帮助。 Retrace的关键组件之一是它的代码分析功能，它能够在不减慢应用程序的情况下收集运行时信息。

网站开发项目

Retrace还提供了监视基于JVM应用程序的内存、线程和类的小部件。除了应用程序本身的指标之外，它还支持监视托管应用程序的服务器的CPU和IO使用情况。

因此，像Retrace这样功能全面的监控工具是解锁应用程序性能潜力的第一步。而第二步则是在你的系统上重现真实使用场景和负载。

说起来容易，做起来难，而且了解应用程序当前的性能也非常重要。这就是我们接下来要关注的问题。

Gatling负载测试

Gatling的模拟测试脚本是用Scala编写的，但该工具还附带了一个非常有用的图形界面，可用于记录具体的场景，并生成Scala脚本。

在运行模拟脚本之后，Gatling会生成一份非常有用的、可用于分析的HTML报告。

定义场景

在启动记录器之前，我们需要定义一个场景，表示用户在浏览Web应用时发生的事情。

在我们的这个例子中，具体的场景将是“启动200个用户，每个用户发出一万个请求。”

配置记录器

根据“Gatling的第一步”所述，用下面的代码创建一个名为EmployeeSimulation的scala文件：

class EmployeeSimulation extends Simulation { val scn = scenario("FetchEmployees").repeat(10000) { exec( http("GetEmployees-API") .get("http://localhost:8080/employees") .check(status.is(200)) ) } setUp(scn.users(200).ramp(100))}

运行负载测试

要执行负载测试，请运行以下命令：

$GATLING_HOME/bin/gatling.sh-sbasic.EmployeeSimulation

对应用程序的API进行负载测试有助于发现及其细微的并且难以发现的错误，如数据库连接耗尽、高负载情况下的请求超时、因为内存泄漏而导致堆的高使用率等等。

监控应用程序

要使用Retrace进行Java应用程序的开发，首先需要在Stackify上申请免费试用账号。然后，将我们自己的Spring Boot应用程序配置为Linux服务。

我们还需要在托管应用程序的服务器上安装Retrace代理，按照这篇文章所述的操作即可。

Retrace代理和要监控的Java应用程序启动后，我们就可以到Retrace仪表板上单击AddApp按钮添加应用了。添加应用完成之后，Retrace将开始监控应用程序了。

找到最慢的那个点

Retrace会自动监控应用程序，并跟踪数十种常见框架及其依赖关系的使用情况，包括SQL、MongoDB、Redis、Elasticsearch等等。Retrace能帮助我们快速确定应用程序为什么会出现如下性能问题：

1. 某个SQL语句是否会拖慢系统的速度？
2. Redis突然变慢了吗？
3. 特定的HTTP Web服务宕了，还是变慢了？

例如，下面的图形展示了在一段给定的时间内速度最慢的组件。

代码级别的优化

负载测试和应用程序监控对于确定应用程序的一些关键性能瓶颈非常有用。

但同时，我们需要遵循良好的编码习惯，以避免在对应用程序进行监控的时候出现过多的性能问题。

在下一章节中，我们将来看一些最佳实践。

使用StringBuilder来连接字符串

字符串连接是一个非常常见的操作，也是一个低效率的操作。简单地说，使用+=来追加字符串的问题在于每次操作都会分配新的String。

下面这个例子是一个简化了的但却很典型的循环。前面使用了原始的连接方式，后面使用了构建器：

public String stringAppendLoop() { String s = ""; for (int i = 0; i < 10000; i++) { if (s.length() > 0) s +=