java程序性能优化之设计优化--优化组件和方法（2）

本篇介绍一些常用的可用于系统性能优化的组件和方法

1.缓冲（Buffer）

            缓冲区是一块特定的内存区域，开辟缓冲区的目的是通过缓解应用程序上下层之间的性能差异，提高系统的性能，我们在日常生活中最常见的缓冲的例子就是：

           漏斗上层系统犹如入水口，下层犹如系统，倒水犹如向磁盘写东西，然而瓶口很细，造成了性能瓶颈。所以为了加快速度，可以添加一个漏斗。漏斗的初始口径很大，并拥有一定的容量，那么就可以先写一部分数据到缓冲区，当数据都进入到缓冲区后，上次处理完毕，等待下层处理至完成。

          注意：缓冲可以协调上层组件和下层组件的性能差，当上层组件性能优于下层组件时，可以有效减少上层组件对下层组件的等待时间。基于这样的结构，上层应用组件不需要等待下层组件真实的接收全部组件，即可返回操作，加快了上层组件的处理速度，从而提高系统整体性能缓冲区最常用的场景就是IO流，由于IO操作很容易成为性能瓶颈，因此尽可能在IO读写中加入缓冲组建，提升系统性能

2.缓存（Cache）

         缓存也是为提升系统性能而开辟的内存空间，缓存的主要作用就是暂存数据处理结果，并提供下次访问，在很多场合中，数据的处理或数据的获取都可能会非常耗时，当数据请求量很大时，频繁的数据处理会耗尽CPU资源，缓存的作用就是将这些数据处理结果缓存起来，当又其它线程或客户端要查询相同资源时，可以省略对这些数据的处理流程，直接从缓存中取出处理结果，并返回给请求组件，从而提高系统的响应时间。

          最简单的缓存可以直接用HashMap实现，当然会遇到很多问题，比如什么时候清除不用的缓存数据，如何防止缓存数据过多而导致内存溢出等，当然也可用WeakHashMap这个弱引用来维护，从而降低了潜在的内存溢出，然而对比与专业的缓存还是不足。目前又很多基于java的缓存框架，比如出自Hibernate的EHCache，它是Hibernate默认的数据缓存方案；除此之外还有OSCache，JBossCache等。

3.对象复用--池

           对象复用是目前常用的一种系统优化方式，核心思想即：如果一个类被频繁的请求使用，那么不必每次都生成一个实例，可以将这个类的一些实例保存在一个“池”中，等需要时直接从池中取出。这个池就称为对象池。实现上，它可能是一个数组，链表或者集合对象池运用很广，比如我们常用的线程池和数据库连接池。

            线程池中保存着可以被重用的线程对象，当有任务被提交到线程池的时候，系统并不需要再新建一个线程，而是直接从池中取出一个可用线程，执行这个任务，在任务结束后，再将这个线程对象返回到线程池中而不用关闭。由于线程的创建和销毁很耗性能，所以采用这种方式可以有效的改善性能。

           数据库连接池，它用于维护数据库链接的集合，当系统需要访问数据库时不需要重新简历数据库连接，可以直接从池中获取，在数据库操作完成时也不用关闭，直接返回到连接池中，由于数据库的创建和销毁是重量级操作，因此，避免这两个重复频繁的操作，对改善系统性能也很有意义。目前较为广泛的数据库连接池组件又C3P0和Proxool。注意：在程序中使用线程池和数据库连接池，可以有效的改善系统在高并发下的性能，任何对性能敏感的系统，都要考虑合理的配置这两个组件。

4.并行替代串行

          随着多核时代的到来，cpu的并行能力有了很大的提升，在这种背景下，传统的串行程序已经无法发挥出cpu的性能，造成系统资源浪费，因此并行软件开发可将cpu性能发挥出来java对多线程的支持为多核计算提供了保障。java中提供的Thread对象和Runnable接口用于创建进程内对象。其次，为了优化程序性能，jdk还提供了java.util.concurrent并发包，内置各种多线程性能优化工具和组件，如线程池，各种并发数据结构。

5.负载均衡