第一章 性能优化概述

本章主要知识点：

• 影响系统性能的因素
• 性能指标

1. 影响系统性能的因素

1.1 最有可能成为系统瓶颈的计算机资源：

• 磁盘IO：磁盘相比内存来说，存储空间要大很多，但磁盘 I/O 读写的速度要比内存慢很多，虽然目前引入的 SSD 固态硬盘已经有所优化，但仍然无法与内存的读写速度相提并论。

• 网络情况：网络对于系统性能来说，也起着至关重要的作用。带宽过低，对于传输数据比较大，或者是并发量比较大的系统，网络很容易成为性能的瓶颈

• CPU：有的应用需要大量计算，他们会长时间、不间断地占用CPU资源，导致其他资源无法争取到CPU而响应缓慢，从而带来系统性能问题。例如：代码死循环，频繁FULL GC，多线程频繁上线问切换等。

• 异常：对于Java来说抛出异常需要构建异常栈，对异常进行捕获和处理,这个过程非常消耗系统性能。如果在高并发的情况下引发异常，持续地进行异常处理，那么系统的性能就会明显地受到影响。

• 数据库：大部分系统都会用到数据库，而数据库的操作往往是涉及到磁盘I/O 的读写。大量的数据库读写操作，会导致磁盘 I/O 性能瓶颈，进而导致数据库操作的延迟性。对于有大量数据库读写操作的系统来说，数据库的性能优化是整个系统的核心。

• 锁竞争：锁竞争会明显增加上线文切换的开销

• 内存大小：Java程序一般通过JVM对内存进行管理，主要是用JVM中的堆内存来存储Java创建的对象。系统堆内存的读写速度非常快，所以基本不存在读写瓶颈。但是内存成本比较高存储空间有限，所以当内存空间被占满时，对象无法回收，就会导致内存溢出和内存泄漏问题。

1.2 木桶原理

木桶原理，即短板理论，其核心思想是，一只木桶能盛多少水，取决于木桶上最短的那块木板。

木桶原理.jpg

同样，系统的最终性能取决于系统中性能最差的那个组件，因此为了提升系统性能，必须有针对性的对性能最差的那个组件进行优化。

2. 性能指标

程序的性能是通过以下几个方面来体现程序性能指标：

• 响应时间
  响应时间是衡量系统性能的重要指标之一，响应时间越短，性能越好，一般一个接口的响应时间是在毫秒级。
  系统的响应时间可分为：数据库响应时间(数据库操作所消耗的时间)、服务端响应时间、网络响应时间、客户端响应时间

• 吞吐量
  系统接口的TPS即每秒事务处理量，因为 TPS 体现了接口的性能，TPS 越大，性能越好。
  在系统中，我们也可以把吞吐量自下而上地分为两种：磁盘吞吐量和和网络吞吐量。

• 计算机资源分配使用率：
  主要有：CPU 占用率、内存使用率、磁盘 I/O、网络 I/O 来表示资源使用率.

• 启动时间：
  程序从运行到可以正常处理业务需要启动的时长

• 负载承受能力：
  当系统压力上升时，系统的执行速度、响应时间的上升曲线是否平缓