这次调优横跨java和Groovy（SimpleTemplateEngine）

一、前言

  最近给客户调优过程中，频繁遇到java调用groovy的情况，在排查过程中也发现了一些相关的性能瓶颈。其中比较突出的是调用groovy api时导致的频繁类加载问题，就这个问题在本地模拟了客户相关的代码实现，进行分析解决。

二、问题现象

（一）高CPU消耗

１. 加载groovy jar时的路经检查

２. 读取jar包时的解压缩操作

（二）类加载耗时

  最直观是压测过程中，相关的单接口响应时间很长，至少是秒级起步，这边就不放相关的截图了。

三、问题排查

  以下内容以调用SimpleTemplateEngine获取占位符的值为例，以下为本地模拟情况，重在排查思路。

（一）第一次优化

１. 线程dump，在dump文件中，线程栈中个方法调用一目了然

  在某个线程中，我们找到了类加载相关的方法，直接看最近的自定义类的方法，一开始千万不要陷入各种框架或组件的方法。这里看到是TestSimpleTemplateEngine类的generateMessage方法。

直接反编译类，查看方法如下：

每次调用此方法都会new SimpleTemplateEngine类（调优过程中，客户那边的代码就是这么实现的），而且每个客户端的请求都会调用到这个方法。

2. 尝试单例解决

  看到这里，第一个优化思路就是将new SimpleTemplateEngine()这个操作使用单例实现。
当然结果是：毫无成效。没办法，只能从源码开始了。

（二）源码开始，第二次优化

１. SimpleTemplateEngine类

  阅读SimpleTemplateEngine类源码，发现它在实例化的时候根本没做啥骚操作，就是设置了个成员属性groovyShell。真正涉及到类加载器的是SimpleTemplateEngine的createTemplate方法。

2. createTemplate方法

  createTemplate源码如下：

重点都在这个方法里，通过传入的文本模版解析groovy脚本等一系列操作，其中会把文本脚本封装成一个GroovyCodeSource类，注意这边它会自动给你的脚本生成一个groovy后缀名结尾的文件名。
filename中counter是自增，所以每次调用createTemplate生成的filename都是不一样的。后面将给定的groovy code转换成java类的时候，会进行类加载。类加载的之前会检查缓存（HashMap）中是否已存在class类，如果存在则不会调用类加载器进行类加载。
直接跳到开始解析类的地方：

具体加载过程如上源码。其中缓存的检查是就是根据上面提到的GroovyCodeSource的name属性。那么问题来了，这个name每次生成的时候每次都会变化，也就是说这边类加载的时候永远用不到缓存，每次都需要调用类加载器进行类加载。

3. 开始真正的优化了

  缓存大法好。既然真正导致类加载的是createTemplate方法，就直接把createTemplate生成的Template实例给缓存了。缓存用什么呢？最简单直接的就是Map了。当然如果涉及的模版类型比较多，用Map的话可能会占用大量内存，不怕不是还有Guava，Caffeine这种高性能本地缓存框架吗，LRU耍起来，会过期总比每次类加载来的好吧。当然如果每个模版类型都是不一样的，加不加缓存效果都一样，这种情况暂时还没想到解决方法。

四、优化后结果

  所有的线程栈中都没有类加载的影子了（因为打印了返回值，日志量比较大，都在刷日志）；而且如果关注优化前后的GC情况的话，会发现优化后GC情况好了不是一点点，在同样-Xmx1g的情况下，调优前会频繁的Full GC，优化后只有Minor GC。

五、测试代码

• 优化前

public class TestSimpleTemplateEngine {

    private final static Logger log = LoggerFactory.getLogger(TestSimpleTemplateEngine.class);
    private final static ArrayList strTemplates = new ArrayList();

    static {
        strTemplates.add("${user.name}");
        strTemplates.add("${user.code}");
        strTemplates.add("${user.company}");
        strTemplates.add("${user.address}");
        strTemplates.add("${user.message}");
    }
    public static String generateMessage(Map map, String placeHolder) {
        String msg = null;
        try {
            msg = new SimpleTemplateEngine().createTemplate(placeHolder).make(map).toString();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return msg;
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {

        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            new Thread(() -> {
                for (;;) {
                    Map map = new HashMap<>();
                    int nameSuffix = new Random().nextInt(900) + 100;
                    int index = new Random().nextInt(strTemplates.size());
                    // 这里随便整个POJO都行，只要相关的属性对的上就行
                    Person userDo = new Person();
                    userDo.setName("TestGroovy" + nameSuffix);
                    userDo.setCode(666);
                    // 添加域对象
                    map.put("user",userDo);
                    String placeHolder = (String) strTemplates.get(index);
                    String userName = generateMessage(map, placeHolder);
                    log.info(placeHolder + ": " + userName + Thread.currentThread().getName());
                }
            }).start();
        }

    }

}

• 优化后

public class TestSimpleTemplateEngineAfterTuning {

    private final static Logger log = LoggerFactory.getLogger(TestSimpleTemplateEngineAfterTuning.class);
    // 添加模版类缓存
    private final static ConcurrentHashMap templateCaches = new ConcurrentHashMap<>();
    private final static ArrayList strTemplates = new ArrayList();

    static {
        strTemplates.add("${user.name}");
        strTemplates.add("${user.code}");
        strTemplates.add("${user.company}");
        strTemplates.add("${user.address}");
        strTemplates.add("${user.message}");
    }

    public static Template getTemplate(String placeHolder) throws IOException, ClassNotFoundException {
        Template template = templateCaches.get(placeHolder);
        if (template != null) return template;
        template = new SimpleTemplateEngine().createTemplate(placeHolder);
        templateCaches.put(placeHolder, template);
        return template;
    }

    public static String generateMessage(Map map, String placeHolder) {
        String msg = null;
        try {
            msg = getTemplate(placeHolder).make(map).toString();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return msg;
    }

    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            new Thread(() -> {
                for (; ; ) {
                    Map map = new HashMap<>();
                    int nameSuffix = new Random().nextInt(900) + 100;
                    int index = new Random().nextInt(strTemplates.size());
                    Person userDo = new Person();
                    userDo.setName("TestGroovy" + nameSuffix);
                    userDo.setCode(666);
                    map.put("user", userDo);
                    String placeHolder = (String) strTemplates.get(index);
                    String userName = generateMessage(map, placeHolder);
                    log.info(placeHolder + ": " + userName + Thread.currentThread().getName());
                }

            }).start();
        }
    }
}