编写java高性能编程

使用多线程编程

使用JAVA多线程进行编程，可以大幅度提高系统的响应速度和吞吐能力。
在Java的JDK开发包中，已经自带了对多线程技术的支持，可以很方便地进行多线程编程。实现多线程编程的方式有两种，一种是继承 Thread 类，另一种是实现 Runnable 接口。使用继承 Thread 类创建线程，最大的局限就是不能多继承，所以为了支持多继承，完全可以实现 Runnable 接口的方式。这两种方式在工作时的性质都是一样的，没有本质的区别。
JDK 提供了线程池多任务的调度方法。减少资源的开销 ，减少了每次创建线程、销毁线程的开销。
提高响应速度 ,每次请求到来时，由于线程的创建已经完成，故可以直接执行任务，因此提高了响应速度。
提高线程的可管理性 ,线程是一种稀缺资源，若不加以限制，不仅会占用大量资源，而且会影响系统的稳定性。 因此，线程池可以对线程的创建与停止、线程数量等等因素加以控制，使得线程在一种可控的范围内运行，不仅能保证系统稳定运行，而且方便性能调优。

接口定义和实现类

类型	名称	描述
接口	Executor	最上层接口，定义了执行任务的方法execute
接口	ExecutorService	继承了Executor ，扩展了Callable,Future,关闭方法
接口	ScheduledExecutorService	继承了ExecutorService,增加了定时任务相关的方法
实现类	ThreadPoolExecutor	标准的线程池实现
实现类	ScheduledThreadPoolExecutor	继承了ThreadPoolExecutor ，实现了ScheduledExecutorService 中相关定时任务的方法

JVM调优总结

一、堆大小设置
JVM 中最大堆大小有三方面限制：相关操作系统的数据模型（32-bt还是64-bit）限制；系统的可用虚拟内存限制；系统的可用物理内存限制。32位系统下，一般限制在1.5G~2G；64为操作系统对内存无限制。我在Windows Server 2003 系统，3.5G物理内存，JDK5.0下测试，最大可设置为1478m。
典型设置：
1、java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k
-Xmx3550m：设置JVM最大可用内存为3550M。
-Xms3550m：设置JVM促使内存为3550m。此值可以设置与-Xmx相同，以避免每次垃圾回收完成后JVM重新分配内存。
-Xmn2g：设置新生代大小为2G。整个JVM内存大小=新生代大小 +老年代大小 + 永久代大小。永久代一般固定大小为64m，所以增大新生代后，将会减小老年代大小。此值对系统性能影响较大，Sun官方推荐配置为整个堆的3/8。
-Xss128k：设置每个线程的堆栈大小。JDK5.0以后每个线程堆栈大小为1M，以前每个线程堆栈大小为256K。更具应用的线程所需内存大小进行调整。在相同物理内存下，减小这个值能生成更多的线程。但是操作系统对一个进程内的线程数还是有限制的，不能无限生成，经验值在3000~5000左右。
2、java -Xmx3550m -Xms3550m -Xss128k -XX:NewRatio=4 -XX:SurvivorRatio=4 -XX:MaxPermSize=16m -XX:MaxTenuringThreshold=0
-XX:NewRatio=4:设置新生代（包括Eden和两个Survivor区）与老年代的比值（除去永久代）。设置为4，则新生代与老年代所占比值为1：4，新生代占整个堆栈的1/5
-XX:SurvivorRatio=4：设置新生代中Eden区与Survivor区的大小比值。设置为4，则两个Survivor区与一个Eden区的比值为2:4，一个Survivor区占整个新生代的1/6
-XX:MaxPermSize=16m:设置永久带大小为16m。
-XX:MaxTenuringThreshold=0：设置垃圾最大年龄。如果设置为0的话，则新生代对象不经过Survivor区，直接进入老年代。对于老年代比较多的应用，可以提高效率。如果将此值设置为一个较大值，则新生代对象会在Survivor区进行多次复制，这样可以增加对象在新生代的存活时间，增加在新生代即被回收的概论。
二、回收器选择
JVM给了三种选择：串行收集器、并行收集器、并发收集器，但是串行收集器只适用于小数据量的情况，所以这里的选择主要针对并行收集器和并发收集器。默认情况下，JDK5.0以前都是使用串行收集器，如果想使用其他收集器需要在启动时加入相应参数。JDK5.0以后，JVM会根据当前系统配置进行判断。
1、吞吐量优先的并行收集器
如上文所述，并行收集器主要以到达一定的吞吐量为目标，适用于科学技术和后台处理等。
典型配置：
java -Xmx3800m -Xms3800m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseParallelGC -XX:ParallelGCThreads=20
-XX:+UseParallelGC：选择垃圾收集器为并行收集器。此配置仅对新生代有效。即上述配置下，新生代使用并发收集，而老年代仍旧使用串行收集。-XX:ParallelGCThreads=20：配置并行收集器的线程数，即：同时多少个线程一起进行垃圾回收。此值最好配置与处理器数目相等。
java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseParallelGC -XX:ParallelGCThreads=20 -XX:+UseParallelOldGC-XX:+UseParallelOldGC：配置老年代垃圾收集方式为并行收集。JDK6.0支持对老年代并行收集。
java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseParallelGC -XX:MaxGCPauseMillis=100-XX:MaxGCPauseMillis=100:设置每次新生代垃圾回收的最长时间，如果无法满足此时间，JVM会自动调整新生代大小，以满足此值。
java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseParallelGC -XX:MaxGCPauseMillis=100 -XX:+UseAdaptiveSizePolicy
-XX:+UseAdaptiveSizePolicy：设置此选项后，并行收集器会自动选择新生代区大小和相应的Survivor区比例，以达到目标系统规定的最低相应时间或者收集频率等，此值建议使用并行收集器时，一直打开。
2、响应时间优先的并发收集器
如上文所述，并发收集器主要是保证系统的响应时间，减少垃圾收集时的停顿时间。适用于应用服务器、电信领域等。
典型配置：
java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:ParallelGCThreads=20 -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+UseParNewGC-XX:+UseConcMarkSweepGC：设置老年代为并发收集。测试中配置这个以后，-XX:NewRatio=4的配置失效了，原因不明。所以，此时新生代大小最好用-Xmn设置。
-XX:+UseParNewGC:设置新生代为并行收集。可与CMS收集同时使用。JDK5.0以上，JVM会根据系统配置自行设置，所以无需再设置此值。
java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=5 -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection
-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction：由于并发收集器不对内存空间进行压缩、整理，所以运行一段时间以后会产生“碎片”，使得运行效率降低。此值设置运行多少次GC以后对内存空间进行压缩、整理。-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection：打开对老年代的压缩。可能会影响性能，但是可以消除碎片。
三、常见配置汇总
堆设置
-Xms:初始堆大小
-Xmx:最大堆大小
-XX:NewSize=n:设置新生代大小
-XX:NewRatio=n:设置新生代和老生代的比值。如:为3，表示新生代与老生代比值为1：3，新生代占整个新生代老生代和的1/4
-XX:SurvivorRatio=n:新生代中Eden区与两个Survivor区的比值。注意Survivor区有两个。如：3，表示Eden：Survivor=3：2，一个Survivor区占整个新生代的1/5
-XX:MaxPermSize=n:设置永久带大小
收集器设置
-XX:+UseSerialGC:设置串行收集器
-XX:+UseParallelGC:设置并行收集器
-XX:+UseParalledlOldGC:设置并行老生代收集器
-XX:+UseConcMarkSweepGC:设置并发收集器
垃圾回收统计信息
-XX:+PrintGC
-XX:+PrintGCDetails
-XX:+PrintGCTimeStamps
-Xloggc:filename
并行收集器设置
-XX:ParallelGCThreads=n:设置并行收集器收集时使用的CPU数。并行收集线程数。
-XX:MaxGCPauseMillis=n:设置并行收集最大暂停时间
-XX:GCTimeRatio=n:设置垃圾回收时间占程序运行时间的百分比。公式为1/(1+n)
并发收集器设置
-XX:+CMSIncrementalMode:设置为增量模式。适用于单CPU情况。
-XX:ParallelGCThreads=n:设置并发收集器新生代收集方式为并行收集时，使用的CPU数。并行收集线程数。

四、调优总结
1、新生代大小选择
1）响应时间优先的应用：尽可能设大，直到接近系统的最低响应时间限制（根据实际情况选择）。在此种情况下，新生代收集发生的频率也是最小的。同时，减少到达老生代的对象。
2）吞吐量优先的应用：尽可能的设置大，可能到达Gbit的程度。因为对响应时间没有要求，垃圾收集可以并行进行，一般适合8CPU以上的应用。
2、老生代大小选择
1）响应时间优先的应用：老年代使用并发收集器，所以其大小需要小心设置，一般要考虑并发会话率和会话持续时间等一些参数。如果堆设置小了，可以会造成内存碎片、高回收频率以及应用暂停而使用传统的标记清除方式；如果堆大了，则需要较长的收集时间。最优化的方案，一般需要参考以下数据获得：
1、并发垃圾收集信息
2、永久带并发收集次数
3、传统GC信息
4、花在新生代和老年代回收上的时间比例
减少新生代和老年代花费的时间，一般会提高应用的效率
2）吞吐量优先的应用：一般吞吐量优先的应用都有一个很大的新生代和一个较小的老年代。原因是，这样可以尽可能回收掉大部分短期对象，减少中期的对象，而老年代尽量存放长期存活对象。
3、较小堆引起的碎片问题
因为老年代的并发收集器使用标记、清除算法，所以不会对堆进行压缩。当收集器回收时，他会把相邻的空间进行合并，这样可以分配给较大的对象。但是，当堆空间较小时，运行一段时间以后，就会出现“碎片”，如果并发收集器找不到足够的空间，那么并发收集器将会停止，然后使用传统的标记、清除方式进行回收。如果出现“碎片”，可能需要进行如下配置：
-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection：使用并发收集器时，开启对老年代的压缩。
-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=0：上面配置开启的情况下，这里设置多少次Full GC后，对老年代进行压缩。