关于程序优化那些事

关于程序优化那些事

关于程序优化那些事（持续更新）

前言

干程序员这么多年了，零零碎碎也接触过关于优化这方面的东西，类似于创建索引、计算前置、异步编排等等。但是一直都没有过一个系统的总结，最近公司里由于有些接口响应实在太慢，于是借着这个解决问题的机会，好好谈谈 关于程序优化那些事。

首先，项目给你需求，让优化接口，你也不知道到底是因为什么原因导致的响应慢，是sql的问题，还是代码嵌套多层循环的问题，还是前端调用了多个接口导致的性能问题，还是并发问题，或者是架构问题。

所以在这种情况之下，只能一个一个排查：

数据库层面：

1. 优化索引

   不单单局限于简单的索引，复合索引、覆盖索引等都可以去考虑，这个往往成本很低但是收效很大；

2. 优化sql

   • 劲量避免子查询语句

   • 用小表驱动大表

   • where语句后面先接最容易筛选的条件

   • sql尽量简单，计算移步到应用程序中

   • 排序和分组很消耗数据库性能，如果可以尽可能放在代码里

3. 考虑是否优化表结构

   • 适当的冗余字段其实可以避免一些关联查询，效果还是不错的

   • 数据量大的时候（千万级），考虑是否进行水平拆分

   • 当字段个数太多，可以垂直拆分出经常使用的字段

4. 数据库是否返回了不必要的字段，比如仅仅需要10个字段，一次性返回了100个

5. 查询中避免造成索引失效

6. 其他待补充

代码层面：

1. 考虑代码逻辑执行顺序对性能的影响

   比如接口代码分三块，ABC顺序执行，有时候调整顺序能够收效显著。

2. 考虑代码细节

   • 是否在循环里执行了数据库查询语句，能不能放到循环外面一次查出来

   • 多次的数据库插入语句能否合并，修改语句合并

   • 不必要的循环语句

   • 禁止超过两次的循环嵌套

   • 不必要的实时计算（可以考虑计算前置）

   • 是否依赖的下游方法响应慢，影响这边性能

3. 考虑是否需要缓存中间件

   • 会被并发访问的数据库资源，得加缓存，防止大量请求直接打到数据库

   • 本地缓存+redis双重控制，设计缓存策略

   • 缓存更新三大类：自动失效、定时更新、主动通知更新（变更极少，通过MQ通知更新）

   • 当然一切是有利有弊的，当使用缓存时，得避免缓存雪崩、击穿和穿透等问题。另外，数据库缓存一致性也是个很值得去探讨的问题

4. 使用异步编排

   • 对于顺序执行的几块代码，如果是互相之间没有什么相关性，可以考虑异步的方式

   • 对于遍历一个大list，可以考虑去将list切分，异步分别遍历

   • 对主要性能影响不大的代码，例如注册成功发送短信，也可以异步

需求层面：

考虑是否需求合理，是不是必要的？有时候修改稍微修改产品设计可以显著减少代码复杂度

前端层面：

考虑是否请求了不必要的接口，有时候不必要整个页面接口刷新

总结

总之数据库资源是宝贵的，尽量让数据库只进行简单的查询插入修改删除操作，计算都移步到内存中。

如果以上方法都无法起效，可以考虑是不是机器性能问题，对于财大气粗的公司可以直接选择堆机器，

当然也可能是大的架构方面的问题，这个需要提出来共同商讨。

代码优化细节：

• Map和List在声明的时候，设置容量

• 尽量指定类、方法的final修饰符

  如果指定了一个类为final，则该类所有的方法都是final的。Java编译器会寻找机会内联所有的final方法，内联对于提升Java运行效率作用重大，

• 当进行大量字符串拼接的时候，用StringBuilder代替String

• 尽可能使用局部变量

  调用方法时传递的参数和方法中使用的变量，都存储在栈中，速度较快，其他变量，如静态变量，实例变量都在堆中创建，速度较慢，而且栈随着方法结束就关闭了，不需要额外的垃圾回收

• 及时关闭流数据库连接，IO流等

• 尽量减少对变量的重复计算

  明确一个概念，即使是只有一行代码的方法，调用也是有消耗的，包括创建栈帧，维护栈内存安全，调用结束弹栈等，都是消耗一定性能的，所以尽量减少重复不必要的调用，比如

  for(int i = 0;i<list.size();i++){}
  // 替换成
  int length = list.size();
  for(int i = 0;i<length;i++){}

• 尽量采用懒加载，用的时候才创建对象

• 异常处理

  使用异常首先会创建新的对象，Throwable接口的构造函数调用名为fillInStackTrace()的本地同步方法，fillInStackTrace()方法检查堆栈，收集调用跟踪信息。只要有异常被抛出，Java虚拟机就必须调整调用堆栈，因为在处理过程中创建了一个新的对象。异常只能用于错误处理，不应该用来控制程序流程。

• 当复制大量数据时，建议使用System.arraycopy()命令

• 当乘法和除法是2的整次幂的时候，建议采用移位操作

• 循环内不要重复创建对象

  for (int i = 1; i <= count; i++)
  {Object obj = new Object();    
  }
  // 替换为
  Object obj = null;
  for (int i = 0; i <= count; i++)
  {obj = new Object();
  }

• 基于效率和类型检查的考虑，应该尽可能使用array，无法确定数组大小时才使用ArrayList

• 尽量使用HashMap，ArrayList，StringBuilder，除非考虑到线程安全才去考虑HashTable，Vector，StringBuffer。后三者使用同步机制而导致性能开销

• 尽量避免使用静态变量，静态变量常驻内存。

• 对于锁的合理使用

  • 避免发生死锁

  • 建议使用同步代码块的替代同步方法

• 常量声明为static final

• 不要创建不使用的对象和不需要引用的类

• 避免使用反射

• 使用数据库连接池和线程池

• 使用缓冲流

• 顺序插入和随机访问次数多用ArrayList，随机插入和元素删除多用LinkedList

• if语句多个条件时，将容易判断的的条件放最左面

• equal()时，常量放左边

• 数组禁止toString()

• 禁止对超过范围的long进行下转型

• 基本数据类型转换成String 最快是包装类.toString(),String.value() 次之，+"" 最次

• 最快遍历map的方法是使用Iterator

• 对多个资源的close() 应该分别close()

• 对于ThreadLocal使用前或者使用后一定要先remove

  当前一般会使用线程池技术，在使用结束后线程不会销毁而是重新放入线程池，在下次使用时可能get上次set的数据，这一般很难发现

• 重写方法加@Override

  • 清楚知道这个方法由父类继承而来

  • getObj() 和get0bj() 能立马确定是否继承成功

  • 在抽象类或者接口中修改方法名，实现类中会报错

• 用Objects代替equals

• 多线程获取随机数时，用ThreadLocalRandom而非Random

• 待补充