为什么说软件架构师应该关心性能优化?

作者:禅与计算机程序设计艺术

文章目录

  • 1.简介
  • 2.基本概念术语说明
    • 2.1 服务器架构
    • 2.2 云计算
  • 3.核心算法原理和具体操作步骤以及数学公式讲解
    • 3.1 概述
    • 3.2 CPU
      • 3.2.1 CPU缓存和页面置换算法
      • 3.2.2 NUMA架构
    • 3.3 内存
      • 3.3.1 内存分配策略
        • (1)如何划分内存给进程
        • (2)如何划分内存给堆和栈
        • (3)是否允许堆和栈向操作系统申请更多的内存
      • 3.3.2 内存碎片
    • 3.4 网络
      • 3.4.1 网络协议优化
        • (1)协议层面的优化
        • (2)传输层面的优化
        • (3)应用层面的优化
      • 3.4.2 DNS查询优化
        • (1)主机名的配置
        • (2)DNS服务器的配置
        • (3)客户端的设置
      • 3.4.3 CDN加速
        • (1)静态文件的缓存
        • (2)动态文件的分发
    • 3.5 磁盘
      • 3.5.1 文件系统优化
        • (1)文件读写优化
        • (2)目录检索优化
        • (3)权限控制优化
        • (4)文件系统扩容优化
        • (5)故障恢复优化
      • 3.5.2 RAID级别优化
    • 3.6 UI渲染
      • 3.6.1 CSS优化
        • (1)选择器优化
        • (2)继承优化
        • (3)代码优化
      • 3.6.2 JS动画优化
        • (1)帧数优化
        • (2)缓动优化
        • (3)更新优化
    • 3.7 数据库访问
      • 3.7.1 SQL语句优化
        • (1)语法优化
        • (2)数据库索引优化
        • (3)查询缓存优化
      • 3.7.2 查询计划优化
      • 3.7.3 数据库连接优化
  • 4.具体代码实例和解释说明
    • 4.1 示例代码
    • 4.2 CPU缓存优化实践
      • (1)缓存大小优化
        • JVM参数调整
        • 应用缓存逻辑优化
      • (2)缓存命中率优化
        • 调整内存分配策略
        • 减少内存复制
      • (3)线程粒度优化
        • 调整线程数目
        • 减少线程切换
        • 优化数据访问模式
    • 4.3 内存优化实践
      • (1)堆内存分配优化
        • Heap size adjustment
        • Reserved memory for Java
      • (2)堆外内存管理优化
        • 使用堆外内存分配
        • 堆外内存释放
        • 堆外内存复用
        • 堆外内存压缩
      • (3)线程本地存储优化
        • TLS 提供了每个线程独有的内存空间
        • 每个线程有自己的内存缓存
        • 提升系统性能
      • (4)GC优化
        • GC停顿时间优化
        • 并行GC优化
        • CMS GC优化
  • 5.未来发展趋势与挑战
  • 6. 附录常见问题与解答

1.简介

今天,随着互联网技术的飞速发展、用户数量的增长、移动终端设备的普及,无论是PC端还是移动端,都在呈现出越来越多复杂、功能丰富的应用场景。作为一名软件架构师或设计师,如何帮助客户把这些复杂的应用场景快速、高效地实现出来,成为当下最重要的任务之一?如何保障服务质量并保证高可用性?如何通过机器学习等技术提升业务的决策和运营效率?如何让产品具备良好的用户体验?如何降低运营成本和管理风险?需要我们关注的问题很多,性能优化就扮演了关键角色。
当然,性能优化有很大的局限性,比如资源消耗过大、应用卡顿、响应时间慢、稳定性差、安全性欠佳等,还有很多其它因素会影响到性能。如何更加精细化地优化一个应用,既是优化的目标,也是优化的难点。因此,性能优化可以分成多个层面,包括内存、CPU、网络、磁盘、UI渲染、数据库访问等方面。每一层面的优化都可能涉及到不同的知识和技能。所以,即使作为一名软件架构师或设计师,如果想做好性能优化,还需配合工程师一起讨论设计、开发、测试、部署等环节,充分调研各种方案并达成共识,这样才能确保系统的整体性能满足业务需求。

2.基本概念术语说明

2.1 服务器架构

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