架构师训练营第7周学习总结

1:性能测试相关

1.1:性能测试指标(主要指标有响应时间、并发数、吞吐量、性能计数器等)

1.1.1:响应时间(完成一次任务花费的时间):指应用系统从发出请求开始到收到最后响应数据所需要的时间。响应时间是系统最重要的性能指标，直观的反映了系统的“快慢”

1.1.2:并发数(同时处理的任务数):系统能够同时处理请求的数目，这个数字也反映了系统的负载特性

1.1.3:吞吐量(吞吐量 = ( 1000 / 响应时间ms ) × 并发数) (单位时间完成的任务数):指单位时间内系统处理的请求的数量，体现件系统的处理能力。对于网站，可以用“请求数/秒”或是“页面数/秒”来衡量，也可以用“访问人数/天”或是“处理的业务数/小时”等来衡量。TPS（每秒事务数）也是吞吐量的一个指标，此外还有HPS（每秒HTTP请求数），QPS（每秒查询数）等 

1.1.4:性能计数器(System Load，线程数，进程数，CPU、内存、磁盘、网络使用率)

1.1.4.1:是描述服务器或操作系统性能的一些数据指标。包括 System Load、对象与线程数、内存使用、CPU 使用、磁盘与网络 I/O 等指标。这些指标也是系统监控的重要参数，对这些指标设置报警阀值，当监控系统发现性能计数器超过阀值的时候，就向运维和开发人员报警，及时发现处理系统异常

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1.2:性能测试方法( 具体可细分为性能测试、负载测试、压力测试、稳定性测试)

1.2.1:性能测试:以系统设计初期规划的性能指标为预期目标，对系统不断施加压力，验证系统在资源可接受范围内，是否能达到性能预期

1.2.2:负载测试:对系统不断地增加并发请求以增加系统压力，直到系统的某项或多项性能指标达到安全临界值，如某种资源已经呈饱和状态，这时候继续对系统施加压力，系统的处理能力不但不能提高，反而会下降。

1.2.3:压力测试:超过安全负载的情况下，对系统继续施加压力，直到系统崩溃或不能再处理任何请求，以此获得系统最大压力承受能力。

1.2.4:稳定性测试:被测试系统在特定硬件、软件、网络环境条件下，给系统加载一定业务压力，使系统运行一段较长时间，以此检测系统是否稳定。在生产环境，请求压力是不均匀的，呈波浪特性，因此为了更好地模拟生产环境，稳定性测试也应不均匀地对系统施加压力。

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1.2.3:软件性能优化的两个基本原则

• 不能优化一个没有测试的软件

• 不能优化一个你不了解的软件

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1.2.4:性能优化的一般方法

• 性能测试，获得性能指标

• 指标分析，发现性能与资源瓶颈点

• 架构与代码分析，寻找性能与资源瓶颈关键所在

• 架构与代码优化，优化关键技术点，平衡资源利用

• 性能测试，进入性能优化闭环

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1.2.5:系统性能优化的分层思想

• 机房与骨干网络性能优化 ( 异地多活的多机房架 ,专线网络与自主 CDN 建设)

• 服务器与硬件性能优化 (使用更优的 CPU，磁盘，内存，网卡，对软件的性能优化可能是数量级的，有时候远远超过代码和架构的性能优化。)

• 操作系统性能优化  

• 虚拟机性能优化

• 基础组件性能优化

• 软件架构性能优化

• 软件代码性能优化(缓存.异步,集群,并发编程，多线程与锁资源复用，线程池与对象池异步编程，生产者消费者数据结构，数组、链表、hash 表、树)

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2:操作系统相关

2.1:程序是静态的。程序运行起来以后，被称作进程,进程里面跑多个线程,从java来看线程里面多个线程栈,线程栈里面多个栈帧

2.2:线程安全相关:

    2.2.1:多例对象因栈帧对应的内存地址引用不同线程是安全的.单例对象对应一个内存地址线程不安全

    2,2,2:需要用锁来保证线程安全性,加锁可能导致线程阻塞,高并发时系统崩溃,可用限流,降级,反应式编程来处理

            限流：控制进入计算机的请求数，进而减少创建的线程数。

            降级：关闭部分功能程序的执行，尽早释放线程。

            反应式：异步；无临界区（Actor 模型）

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3.锁相关

3..1:  锁原语 CAS （V,E,N） 一种系统原语的执行必须是连续的，在执行过程中不允许被中断。

      • V 表示要更新的变量  • E 表示预期值 • N 表示新值

    如果 V 值等于 E 值，则将 V 的值设为 N，若 V 值和E值不同，什么都不做。

3.1.2:

    正常锁:

    偏向锁：指一段同步代码一直被一个线程所访问，那么该线程会自动获取锁，降低获取锁的代价

    轻量级锁(自旋达到次数阻塞变成重量级锁)：指当锁是偏向锁时，被另一个线程所访问，偏向锁就会升级为轻量级锁，其他线程会通过自旋的形式尝试获取                           锁，不会阻塞，提高性能

    重量级锁(阻塞)：指当锁是轻量级锁时，另一个线程虽然自旋，但自旋不会一直持续下去，当自旋到一定次数时，还没获取到锁，就会进入阻塞，该锁膨胀为       重量级锁，重量级锁会让其他申请的线程进入阻塞，性能降低

公平锁：多个线程按照申请锁的顺序来获取锁的。

非公平锁：多个线程获取锁的顺序并不是按照申请锁的顺序，有可能后申请的线程比先申请的线程优先获取锁，可能会造成饥饿现象

可重入：说某个线程已经获得某个锁，可以再次获取锁而不会出现死锁

独享锁/互斥锁：该锁一次只能被一个线程所持有

共享锁：该锁可以被多个线程所持有

读写锁：多个读线程之间并不互斥，而写线程则要求与任何线程互斥 分段锁 自旋锁

悲观锁：认为对于同一个数据的并发操作，一定是会发生修改的，哪怕没有修改，也会认为修改。因此对于同一个数据的并发操作，悲观锁采取加锁的形式。悲观的认为，不加锁的并发操作一定会出问题。

乐观锁：认为对于同一个数据的并发操作，是不会发生修改的。在更新数据的时候，检查是否已经被修改过，如果修改过，就放弃

分段锁 : 设计目的是细化锁的粒度，当操作不需要更新整个数组的时候，就仅仅针对数组的一段进行加锁操作。

自旋锁 : 尝试获取锁的线程不会立即阻塞，而是采用循环的方式去尝试获取锁，这样的好处是减少线程上下文切换的消耗，缺点是循环会消耗 CPU。

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